非纺织的阻燃防潮面板及其构造方法

非纺织的阻燃防潮面板及其构造方法
【专利摘要】本发明提供一种非纺织的阻燃防潮面板及其构造方法。该面板包括结合的非纺织的片材，该片材由韧皮纤维与聚合物粘合纤维结合而成。此外，该面板包括单一的涂层，该涂层由干燥且固化的溶液形成。该干燥且固化的涂层包括粘合剂，pH稳定剂和单一的阻燃剂。该粘合剂与韧皮纤维交联以形成防潮屏障而降低韧皮纤维的吸水性。
【专利说明】非纺织的阻燃防潮面板及其构造方法 相关申请的交叉引用
[0001] 本申请要求序列号61/569, 975,申请日为2011年12月13日的美国临时专利申请 以及序列号为61/703, 613,申请日为2012年9月20日的美国临时专利申请的权益，其通过 引用整体合并于此。

【技术领域】
[0002] 本发明大体涉及非纺织的面板，更具体地涉及阻燃防潮非纺织的结构面板及其构 造方法。

【背景技术】
[0003] 由玻璃纤维复合材料构造结构面板是已知的，该结构面板指的是那些能够用作结 构构件（例如办公室分隔面板）的面板，该玻璃纤维复合材料通过结合玻璃纤维与树脂形 成。然而，用于构造玻璃纤维面板的树脂中的甲醛含量很高，这对人体是有害的，而且由于 新的规章CAL1350规定甲醛的含量必须低于0. 04ppm，因此该玻璃纤维面板是不符合要求 的。此外，由于其在制造过程中具有相对高的碳足迹且通常由不可再生的材料形成，玻璃纤 维面板不环保。
[0004] 除了玻璃纤维面板，构造包括天然纤维与树脂结合的面板也是已知的。然而，这些 面板的已知组成成分很容易吸收水分，这将会损害面板自身的结构能力。因此，天然纤维面 板通常不能满足办公室分隔用可用图钉钉取的墙板（office divider tackable board)应 用中的湿度冲击测试和墙板刚度测试的要求。此外，这些面板的加工过程通常非常昂贵，例 如包括必须的多个涂覆工艺。因此，其昂贵的构造通常使得它们不符合成本效益，因而，在 许多应用并不适用。而且，基于天然纤维的墙板通常呈现棕色，这在透视的办公室面板应用 中是不期望的。


【发明内容】

[0005] 根据本发明的一个方面提供一种非纺织的阻燃防潮面板。该面板包括结合的非纺 织的片材，该片材由韧皮纤维与聚合物粘合纤维结合而成。此外，该面板包括单一的涂层， 该涂层由干燥且固化的溶液形成。该干燥且固化的涂层包括粘合剂，pH稳定剂和单一的阻 燃剂。该粘合剂与韧皮纤维交联以形成防潮屏障而降低韧皮纤维的吸水性。
[0006] 根据本发明的另一个方面，所述面板符合规章CAL1350规定的甲醛含量低于 0· 04ppm的要求。
[0007] 根据本发明的另一个方面，该面板形成为办公室分隔面板，该办公室分隔面板通 过ASTM E-84阻燃测试。
[0008] 根据本发明的另一个方面，所述混合物包括50-80重量％的韧皮纤维和15-50重 量％的聚合物粘合纤维。
[0009] 根据本发明的另一个方面，该结合的非纺织的网状物为150gsm-1500gsm。
[0010] 根据本发明的另一个方面，所述干燥且固化的涂层具有30gsm-300gsm的提取干 重（dry pick weight)〇 toon] 根据本发明的另一个方面，不含甲醛的平纹棉麻织物层结合至所述面板的至少一 侧上。
[0012] 根据本发明的另一个方面提供一种构造非纺织的阻燃防潮面板的方法。该方法包 括形成韧皮纤维和聚合物粘合纤维的均匀混合物；形成均匀混合物的网状物；熔化该聚合 物粘合纤维并将韧皮纤维与聚合物粘合纤维材料结合以形成结合的非纺织的片材；将该结 合的非纺织的片材浸透（saturating)在溶液中，该溶液包括粘合剂，pH稳定剂和阻燃剂； 通过干燥该浸透的结合的非纺织的片材使粘合剂与韧皮纤维交联，并固化该溶液，；以及压 缩该非纺织的片材。
[0013] 根据本发明的另一个方面，所述方法包括保持面板中的甲醛含量低于0. 04ppm。
[0014] 根据本发明的另一个方面，该方法包括在固化该溶液的同时压缩该非纺织的片 材。
[0015] 根据本发明的另一个方面，该方法包括在压缩该非纺织的片材的同时冷却该非纺 织的片材。
[0016] 根据本发明的另一个方面，所述方法包括使用改性的聚羧酸与多元醇的粘合剂。
[0017] 根据本发明的另一个方面，所述阻燃剂为单一的阻燃剂。
[0018] 根据本发明的另一个方面，所述方法包括在所述面板的至少一侧上结合不含甲醛 的平纹棉麻织物层。

【专利附图】

【附图说明】
[0019] 下面结合当前优选实施例和最佳模式的详细说明，权利要求书及附图，本领域的 技术人员更容易理解本发明的这些和其他方面，特征和优点，其中：
[0020] 图1是工艺流程图，示出了根据本发明的一个方面构造面板的步骤。

【具体实施方式】
[0021] 更详细的参考附图，图1示出了根据本发明构造的非纺织的阻燃防潮面板，以下 称作面板10,10'，1〇〃，同时也示出了根据本发明的另一个方面构造面板10,10'，10〃的方 法。该面板10,10'，10〃包括结合的非纺织的片材12和干燥且固化的涂层14,该涂层14由 单一的溶液16在单一的工艺中被干燥和固化，从而使得制造过程中的空间需求和工艺步 骤最小化。片材12由韧皮纤维18与聚合物粘合纤维20彼此结合在一起的混合物形成，通 过一个至少部分熔化聚合物粘合纤维20的工艺实现。该溶液16包括基于溶液的粘合剂， pH稳定剂和单一的阻燃剂。该溶液16中的粘合剂与韧皮纤维18交联以形成防潮屏障或基 本防潮屏障而极大地降低韧皮纤维18的吸水倾向。因此，即使在存在水分的情况下，韧皮 纤维18和部分由其构成的面板10,10'，10"的结构完整性在使用过程中被保持，使得面板 10,10'，10〃符合ASTM E-84的A级办公室分隔用可用图钉钉取的墙板的严格的要求，并进 一步通过湿度冲击测试和墙板刚度测试。因此，面板10,10'，10"具有高强度和高刚度而适 合于用作结构构件，诸如办公室分隔面板。另外，面板10,10'，10"是环保的，因为用于构造 面板10,10'，10〃的材料是可回收和可再生的，大多是天然的和生物可降解的，并且进一步 地，甲醛含量低于0. 04ppm，以下称为"甲醛含量低"，并且因此，面板10,10'，10〃适合于需 要通过规章CAL1350的应用中，该规章要求办公室分隔墙板中的甲醛含量低于0. 04ppm。
[0022] 该韧皮纤维18通过示例的方式而非限制地示出为由多种天然纤维，例如黄麻，洋 麻，大麻，亚麻或它们的混合物来提供。该韧皮纤维18通常提供为具有约50-85重量％的 含量，并且在一个例子中被设置为80重量％的洋麻。
[0023] 该聚合物粘合纤维20通过示例的方式而非限制地示出为由多种热粘合材料，包 括聚丙烯，聚乙烯，共聚酯，尼龙，聚乳酸（PLA)，以及双组分纤维（皮/芯纤维，其中，皮通常 为低熔点聚合物材料而芯是一种更高温度的聚合材料）来提供。该聚合物粘合纤维20通 常提供为具有15-50重量％的含量，并且在该例子中，被设置为20重量％的双组分，包括聚 酯芯和改性聚酯皮。
[0024] 在该例子中，该基于溶液的粘合剂被提供为用水稀释的改性的聚羧酸与多元醇。 该多元醇主要用来作为改性的聚羧酸与韧皮纤维18的天然纤维并存而形成天然纤维和聚 合物粘合纤维20的熔化树脂之间的良好交联时的交联剂，从而有利于形成防潮屏障或基 本防潮屏障而极大地降低韧皮纤维18的吸水倾向。粘合剂是基于溶液的粘合剂是非常重 要的，因为通常的基于分散质的乳胶粘合剂已被发现在ASTM E-84的测试方法中会发生燃 烧，因此不符合A类评级的要求。粘合剂的含量为10-20重量％，在该例子中，使用14重 量％的粘合剂。
[0025] 该阻燃剂被提供为单一的阻燃剂并在单一的工艺中施加，从而最大限度地降低制 造过程的复杂性和成本。阻燃剂通过示例的方式而非限制地示出为硼基，磷基和硫基成分。 由于聚羧酸具有低pH值，因此pH稳定剂被用来将阻燃剂共混在粘合剂中。在这个例子中 使用的阻燃剂通过示例的方式而非限制地示出为四水八硼酸二钠。阻燃剂的含量可被提供 为约5-25重量％，并且在该例子中，使用基于化学固体中的30重量％的干提取物的15重 量％的含量。
[0026] 构造面板10的方法包括如下步骤：形成韧皮纤维18和聚合物粘合纤维20的均匀 混合物22 ;形成均匀混合物22的网状物24 ;加热该网状物24,至少部分地熔化该聚合物粘 合纤维20并将韧皮纤维18与熔化的聚合物粘合纤维20的材料结合以形成结合的非纺织 的片材12 ;提供溶液16,该溶液16包括粘合剂，pH稳定剂和阻燃剂；将该结合的非纺织的 片材12浸透在溶液16中，通过干燥该浸透的结合的非纺织的片材12,溶液16中的粘合剂 与韧皮纤维18交联；固化该溶液16并压缩该非纺织的片材12,以及可选地，如果需要提供 增强的刚度和改变来自于天然纤维的颜色，该方法进一步包括结合不含甲醛的平纹棉麻织 物层25至片材12的至少一侧上（面板10'）或两侧上（面板10〃）。
[0027] 更详细地说，该方法包括先在混合器中后在精开棉机(fine opener)中共混韧皮纤 维18和聚合物粘合纤维20,直到得到均匀的混合物22。该均匀性提供了该聚合物粘合纤 维20的均匀分布，该均匀分布是整个成品面板10获得最大的和均匀的刚度所需要的。
[0028] 接下来，在形成韧皮纤维18和聚合物粘合纤维20的均匀混合物22之后，该混合 物22在纤网成型机（web forming machine)上加工以创建非纺织的网状物24。网状物24 的重量可以在约150gsm-1500gsm(每平方米克数grams per square meter)之间变化，其 中的样品的重量形成为约700gsm。
[0029] 接下来，在形成网状物24之后，该网状物24被加热，如在烘箱26中被加热至适于 至少部分熔化聚合物粘合纤维20的温度，从而将韧皮纤维18与聚合物粘合纤维20结合在 一起以形成结合的非纺织的片材12。
[0030] 接下来，该结合的非纺织的片材12浸透在溶液16中，例如通过溶液16的溶液浴 28,该溶液16包括基于溶液的粘合剂，pH稳定剂和阻燃剂，该粘合剂具有较低的pH值，该 pH稳定剂补偿粘合剂的低pH值，如上所述，如果阻燃剂不作为pH稳定剂使用，则进一步用 水稀释。浸透的量提供为溶液16的提取干重的10-40重量％，其中，该例子中的总粘合剂 提取物为约30%干提取物，总四水八硼酸二钠提取物为基于化学固体中的30%的干提取 物的约5-25重量％。
[0031] 接下来，浸透的结合的非纺织的片材12被充分加热以干燥片材12并固化溶液16， 例如通过举例的方式并没有限制在连续的压缩皮带烘箱30中进行。在干燥和固化的加热 过程中，该溶液16中的水首先被基本蒸发，结合的非纺织的片材12中的剩余含水量为约 8-10%。接下来，在达到所希望的含水量之后，将温度升高到约180-200°C，在此温度下该溶 液16的粘合剂发生固化并与韧皮纤维18进行交联。当粘合剂固化时，该结合的片材12在 力F作用下被压缩至一预定成品厚度，如以举例的方式但不局限于在高压缩皮带32之间被 压缩。另外，当在皮带32之间被压缩时和被完全固化后，所得到的面板10被冷却，其中，该 加热、压缩和冷却都可以在连续的压缩皮带烘箱30中进行。
[0032] 如果需要满足预期应用的要求，经冷却和压缩的面板10可以进一步通过平纹棉 麻织物压机34层压至少一层不含甲醛的平纹棉麻织物层25至面板的一侧上（10'）或两侧 上（10")，该平纹棉麻织物层25例如通过示例的方式而非限制为玻璃纤维或聚丙烯。所得 到的成品面板10,10'，10〃符合ASTM E-84所规定的A级阻燃要求，同时面板10'，10〃也获 得增强的墙板刚度，即使是在水分存在的情况下，由于基于溶液的粘合剂、粘合纤维20和 平纹棉麻织物层25的协同效应，该面板同样具有非常低的甲醛含量。当然，如果没有必要 应用于预期的应用中，面板10可不具有平纹棉麻织物层25,尽管这会使得面板10的强度低 于面板10'，10"的强度。从该方法的开始，直到压缩，固化和冷却之后，或者如果涉及平纹 棉麻织物层25,直到层压该平纹棉麻织物层25之后，在这整个过程中，片材12仍然是一个 连续的材料片。可以在切割操作36中将面板10,10'，10"切割为所希望的长度，该切割操 作示出为在压缩之后进行，如果涉及层压，则示出为在层压之后进行。
[0033] 根据本发明的上述教导，多种改良或变形均是可行的，因此，应当理解，本发明可 以以不同于具体描述的其他方式实现，而且，本发明的范围由最终被授权的权利要求限定。
【权利要求】
1. 一种非纺织的阻燃防潮面板，其特征在于，该面板包括： 结合的非纺织的片材，所述结合的非纺织的片材包括由韧皮纤维与聚合物粘合纤维结 合在一起的混合物；以及 单一的涂层，该涂层由干燥且固化的溶液形成，所述溶液包括粘合剂，pH稳定剂和单一 的阻燃剂，所述粘合剂与所述韧皮纤维交联以形成防潮屏障而降低韧皮纤维的吸水性。
2. 根据权利要求1所述的非纺织的阻燃防潮面板，其特征在于，所述面板还包括结合 至所述面板的至少一侧上的平纹棉麻织物层。
3. 根据权利要求2所述的非纺织的阻燃防潮面板，其特征在于，所述平纹棉麻织物层 不含甲醛。
4. 根据权利要求3所述的非纺织的阻燃防潮面板，其特征在于，所述面板还包括结合 至所述面板的相对的两侧上的所述平纹棉麻织物层。
5. 根据权利要求1所述的非纺织的阻燃防潮面板，其特征在于，所述混合物包括50-80 重量％的所述韧皮纤维和15-50重量％的所述聚合物粘合纤维。
6. 根据权利要求1所述的非纺织的阻燃防潮面板，其特征在于，所述结合的非纺织的 片材在 150gsm-1500gsm。
7. 根据权利要求1所述的非纺织的阻燃防潮面板，其特征在于，所述干燥且固化的涂 层具有30gSm-300gsm的提取干重。
8. 根据权利要求1所述的非纺织的阻燃防潮面板，其特征在于，所述面板的甲醛含量 低于 〇· 04ppm。
9. 根据权利要求1所述的非纺织的阻燃防潮面板，其特征在于，所述阻燃剂选自由硼 基化合物，磷基化合物和硫基化合物组成的组中的至少一个。
10. 根据权利要求9所述的非纺织的阻燃防潮面板，其特征在于，所述阻燃剂为四水八 硼酸二钠。
11. 根据权利要求9所述的非纺织的阻燃防潮面板，其特征在于，所述阻燃剂为约5-25 重量％。
12. 根据权利要求11所述的非纺织的阻燃防潮面板，其特征在于，所述阻燃剂为约15 重量％。
13. 根据权利要求1所述的非纺织的阻燃防潮面板，其特征在于，所述面板为办公室分 隔面板。
14. 根据权利要求1所述的非纺织的阻燃防潮面板，其特征在于，所述面板符合ASTM E-84的A级办公室分隔用可用图钉钉取的墙板的要求。
15. -种构造非纺织的阻燃防潮面板的方法，其特征在于，该方法包括： 形成韧皮纤维和聚合物粘合纤维的均匀混合物； 形成均匀混合物的网状物； 熔化该聚合物粘合纤维并将韧皮纤维与聚合物粘合纤维结合以形成结合的非纺织的 片材； 将该结合的非纺织的片材浸透在溶液中，该溶液包括粘合剂，pH稳定剂和阻燃剂； 通过干燥该浸透的结合的非纺织的片材并固化该溶液，粘合剂与韧皮纤维交联；以及 压缩该非纺织的片材。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括在固化该溶液的同时压缩该非 纺织的片材。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括在压缩该非纺织的片材的同时 冷却非纺织的片材。
18. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括使用改性的聚羧酸与多元 醇的粘合剂。
19. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括通过用水稀释粘合剂并将 单一的阻燃剂与粘合剂和水的混合物复合形成所述溶液。
20. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括在溶液中使用约10-20重量％的 粘合剂。
21. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括层压平纹棉麻织物层至所述面 板的至少一侧上。
22. 根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述平纹棉麻织物层不含甲醛。
23. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述面板的甲醛含量低于0. 04ppm。
24. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述阻燃剂选自由硼基化合物，磷基化 合物和硫基化合物组成的组中的至少一个。
25. 根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述阻燃剂为四水八硼酸二钠。
26. 根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述阻燃剂为约15重量％。
27. 根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述阻燃剂为约5-25重量％。
28. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述面板符合ASTM E-84的A级办公室 分隔用可用图钉钉取的墙板的要求。
29. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括直到压缩该片材后一直保 持所述非纺织的片材为连续的材料片，然后切割该片材以形成面板所需的长度。
【文档编号】B27N1/00GK104114342SQ201280069334
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年12月13日 优先权日:2011年12月13日
【发明者】瑞提什·马伯巴尼, 布莱恩·泰勒, 史蒂芬·杨切克, 阿里·科斯罗斯哈里 申请人:费德罗-莫格尔动力系公司