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关于刨花板胶粘剂使用的探讨研究
发布时间:2013.08.07  浏览次数:
        在实际生产中,都希望制造一种用胶量小而强度高、质量好、成本低的刨花板,因此对胶工艺和施胶设备都提出了较高要求,正确确定刨花和胶量的合适比例以及如何是少量的胶液均匀低分不到大量的刨花表面上,都是非常重要的问题。
        1·胶黏剂种类
         制造刨花板主要采用有机胶黏剂中热固性树脂粘剂。此外,也可使用以动物胶和植物胶为基础的胶粘剂。
         目前,植物类胶和动物类胶实用意义不大。就工艺和经济效果来看,甲醛类树脂胶是最重要的胶粘剂。
         至于无机类的胶粘剂如水泥和石膏等,虽可制成水泥刨花板和石膏刨花板,但就其产品占整个刨花板产量来说仍较少。
        1.1脲醛树脂
         脲醛树脂(英文缩写为UF树脂)是尿素与甲醛在水溶液中,加入催化剂。加热缩聚而成。脲醛树脂胶能满足制造刨花板的性能要求,如具有较高的固体含量,一般能达60%~70%;胶液粘度较低,约70~350MPas;有一定的活性期(约6~8h)和较短的固化时间。
         脲醛树脂胶色浅,能应用于耐水性要求不高的场所,例如家具制造和室内装饰等方面。另外,与其它树脂胶比较,其价格较为低廉。因此,制造刨花板最重要的胶粘剂始终是脲醛树脂。
         脲醛树脂胶在使用方面存在的问题有:耐水性差,影响使用范围;胶层容易老化影响使用期限;在制板过程中和成品中释放出的甲醛会污染环境并影响人们的身体健康。
         脲醛胶中甲醛的释放,引起各国的重视。很多国家对树脂的加工及室内的甲醛浓度作了规定。影响生产中甲醛释放的因素有:刨花的树种,活性树种如云杉等会增加甲醛释放量。树脂中的摩尔比对甲醛释放影响很大。当尿素和甲醛的摩尔比从1:1.8降低到1:1.3后,甲醛释放量降低2/3。
         当摩尔比低于1:1.3时,必须采取特殊措施,否则会使胶合强度下降。另外,如树脂含量、缩聚反应、刨花含水率以及热压条件等都有影响。据研究,上胶后刨花含水率增加1倍,热压时游离甲醇量增加3倍,成板中甲醇量增加2倍,尽管含水率较高的刨花热压过程中产生较高的甲醇释放量,然而制成后的板材甲醛释放量明显降低,这是因为大部分游离甲醛随着热压过程中水分蒸发而挥发出来的缘故。在热压时游离甲醛量随着温度升高而直线上升,但成板中由于改进了树脂的交联度,从而减少了游离甲醛。
         延长加压时间会减少后期的游离甲醛,这也不是好办法,延长热压时间会影响生产率,比较行之有效的办法是在树脂胶内增加一种特殊的“捕捉剂”,如尿素、氨、硅酸钾、磺酸盐木素等。也有人主张添加混合“捕捉剂”,如尿素加三聚氰胺等。
         适当增加固化剂用量,也能降低游离甲醛含量。对消费者来说,刨花板成品中甲醛释放问题更为重要。据研究,贮存时间和贮存条件对甲醛释放均有影响。随着贮存时间的延长,刨花板中的甲醛释放会逐渐减少。
         大约贮存8天后,甲醛减少一半。贮存条件中温度与湿度起着决定性作用。温度升高,甲醛释放会增加。当相对湿度从35%升高到80%,甲醛释放量几乎增加50%。刨花板的后期处理也可降低甲醛释放量,如将尿素、氨或碳酸铵溶液淋洒或喷洒在刚离开压机的热板上,经中间堆放后再进行砂光。
         还可以用氨熏法处理板材。刨花板进行饰面处理后,自然地减少了甲醛释放量。刨花板可用油漆或涂料涂饰,也可用三聚氰胺浸渍纸、装饰板等压在刨花板表面。
         最近我国研制成了E1级刨花板用DN-6号脲醛树脂胶,这是一种无公害的新胶种。由于采用尿素和甲醛的摩尔比为1:1.05,因而树脂中游离甲醛含量低于0.1%,该胶用于生产线后,明显地改善了生产人员的作业条件,比较彻底地解决了周围环境的甲醛污染问题。
         这种胶压制的刨花板,物理力学性能符合国家标准的一级品,用穿孔法测定每100g刨花板中游离甲醛释放量小于10mg,达到了德国E1级刨花板的标准。
        1.2酚醛树脂
         酚醛树脂(缩写为PF树脂)也是用于制造刨花板的重要胶种。但其价格较高。应用酚醛树脂胶的刨花板有较好的耐水性能,适于铺设地板的基层。
        1.3三聚氰胺甲醛树脂
         在刨花板生产中如单纯使用三聚氰胺树脂(缩写为MF)是完全可能的。但其生产成本高于酚醛树脂,因此,一般用于脲醛树脂胶的改性。
        1.4酸树脂
         自1973年以来有机异氰酸树脂胶已用于宝华板生产,使用的是二苯基甲烷二异氰酸树脂(缩写MDI)。这是一种无水、无溶剂的有机溶液,在交合刨花板时无需在刨花中掺水,因此中间刨花可保持比较干燥,用较大压力使使表层秘致,达到较高的抗弯强度。异氰酸脂具有较好的耐湿性,同时还具有耐蒸煮性能。
         该胶粘剂的缺点是易于金属产生很大粘合力。为了避免粘在垫板和热压板上,面层的刨花常用普通胶粘剂胶合或使用专门的脱模剂。异氰酸树脂刨花板坯被覆上单板制成的复合板(称为Elcoboard)成为取代胶合板的一种新产品。
        1.5亚硫酸盐废液胶粘剂
        1960年开始将亚硫酸盐废液用作刨花板胶粘剂。单独使用废液作胶粘剂,板坯必须热压0.5h,离开压机后,板材放在压力蒸煮器内处理2h。如在亚硫酸盐废液内掺入酚醛树脂能改善工艺条件。
        1.6混合树脂胶粘剂
         为了改善脲醛树脂的耐湿性和耐气候性能。可将45%的MF和55%的UF混合使用。用于UF树脂的改性剂有:三聚氰胺(改性后胶粘剂缩写为MUF)、三聚氰胺加苯酚(缩写为MUPF)、三聚氰胺加间苯二酚(缩写为MURF)、三聚氰胺加异氰酸酯(MIUF)、三聚氰胺加异氰酸酯加苯酚(MIUPF)等等。
         这些改性后的脲醛树脂胶粘剂主要用于生产建筑用刨花板。表层和芯层刨花均使用同一种混合树脂胶粘剂。如表层和芯层刨花使用的是不同类型的胶粘剂(如表层为PF,芯层为MDI),这种使用方法称为组合胶粘剂。组合胶粘剂发展潜力很大。
        2·脲醛树脂胶的调制
         脲醛树脂均由专门工厂或制胶车间制造,使用时需进行调制。脲醛胶的配制是以脲醛树脂为主体,加入固化剂(或称硬化剂)、缓冲剂、防水剂和适量的水配制而成。当树脂胶拌入刨花后,在热压过程中要求在一定时间内能迅速固化,故需加入固化剂。
         常用的固化剂中,由于氯化铵、硫酸铵的价格低廉,水溶解性能好,使用方便,故应用较为广泛。将氯化铵作为固化剂,其用量为树脂重量的0.1%~2%。其用量与气候有关,气温低时固化时间慢,需多加一些,气温高时,需少加。加入固化剂的胶液,要求活性时间为6~8h,使之在调胶、拌胶、铺装,直至等待热压等过程中,不发生固化现象,而在100℃加热条件下应具有0.5~1.0min的固化时间。
         在夏季气候较热的情况下,为延长胶液活性时间,可加入各种抑制剂(或称缓冲剂)。有的厂采用下面配方(按重量计),使胶液活性时间延长至10h。
        脲醛树脂100份
        氯化铵0.3份
        尿素0.2份
         目前,刨花板生产中,可将固化剂直接加入胶粘剂中,也可先加入其它添加剂,而将胶液与固化剂溶液(氯化铵一般与水调制成浓度为20%的氯化铵水溶液)分别用两个管路喷到刨花上进行混合。使用这种方法,喷嘴不易堵塞,拌胶机清理方便,当生产线发生故障,突然停产时,亦不会使胶液固化而造成浪费。但此法存在混合不均的问题。

        
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