實木復合地板用無醛膠粘劑
前言 三層實木復合地板以其美觀、高雅、裝飾性強、尺寸穩定性好、甲醛釋放量低的特點 ,在世界上許多經濟發達地區 ,尤其是歐美國家日漸流行 ,受到普遍的青睞 ,被廣泛地應用于賓館、商場、舞廳及家庭地面裝修上 ,年需求量以 2 0 %的比例增長。國內三層實木復合地板生產廠家大多使用自制的脲醛膠或進口粉狀膠。自制的低毒脲醛膠的最大弊端是甲醛釋放量不穩定 ,多數情況下超標或剝離強度不合格。進口膠主要采用歐洲某公司的粉狀脲醛膠 ,此膠存在三個方面的問題 :其一是膠的粘度太大 ,由于生產中采用輥涂法 ,造成膠液不均及涂膠量過大 ;二是膠粘劑的成本過高 ,其三是仍存在甲醛釋放量問題 ,盡管諾貝爾膠甲醛釋放量已到Ｅ1級標準 (即在 1ｍ3 的空間小室里地板塊甲醛釋放量體積分數要小于 0 .1× 1 0 -6) ,但隨著人們生活水平的不斷提高 ,人們越來越向往“綠色”的健康住宅 ,甲醛的公害問題 ,受到普遍關注。因此開發新型的復合地板用無醛膠粘劑已成為亟待解決的問題。本課題借鑒國內外研究的有效經驗 ,采用水性高分子聚乙烯醇為連續相 ,橡膠乳液、改性淀粉為分散相而構成主劑 ,將異氰酸酯化合物作為交聯劑 ,兩者相互作用生成三維交聯的體型結構使其耐水性、膠接性能達到Ⅱ類膠粘劑的要求。在長春中意地板廠的生產線上進行了壓板試驗 ,所壓制的復合地板的剝離強度完全達到國家標準 (1 999年 3月審定稿 )的要求?！ ? 實驗部分 1.1 原料與設備 1.1.1 原料 (1)聚乙烯醇 :型號 1 7-99高粘型 ,工業級 ,山西洪洞三維集團股份有限公司生產?！ ?2)玉米淀粉 :工業優級品 ,吉林松源食品工業公司提供?！ ?3)丁苯膠乳 :工業品 ,吉林化學工業股份有限公司提供?！ ?4)丙苯膠乳 :工業品 ,北京有機化工廠提供?！ ?5)多亞甲基多異氰酸酯 :工業品 ,煙臺合成革廠提供?！ ?6)氧化鋅 :化學純 ,天津化學試劑三廠生產?！ ?7)硼砂 :化學純 ,天津化學試劑三廠生產?！ ?8)復合地板面板 :樺木鋸切板 ,厚度 3.2～4.0ｍｍ ,含水率6%～12 % ,長春中意地板廠提供?！ ?9)復合地板芯板 :楊木板條 ,厚度 7～ 9ｍｍ ,含水率 6%～ 1 2 % ,長春中意地板廠提供?！ ?10)復合地板背板 :楊木旋切單板 ,厚度2.0ｍｍ,含水率8%～12% ,長春中意地板廠提供?！ ?11)膠合板用單板 :樺木旋切板1.1ｍｍ ,含水率8%～12% ,楊木旋切板1.3ｍｍ ,含水率 8%～12% ,吉林省黃泥河林業局人造板公司提供?！ ?.1.2 儀器與設備 (1)恒溫水浴 (2)合成樹脂裝置 (3)力學試驗機 :4噸木材萬能試驗機 ,濟南材料試驗機廠制造?！ ?4)熱壓機85～100ｔ上移式液壓機,(單層、電加熱、幅面400ｍｍ×400ｍｍ)上海人造板機械廠制造?！ ?5)分析天平 :感量 0 .1ｍｇ (6)常規分析儀器及裝置 1.2 制膠工藝 (1)將ＰＶＡ與水按一定比例混合后 ,加入反應釜中 ,在不斷攪拌下升溫至 70℃ ,保溫至完全溶解?！ ?2)將完全溶解的ＰＶＡ降溫至 40℃ ,加入玉米淀粉及硼砂 ,調整ｐＨ值7～8,在30～50℃溫度下 ,充分攪拌30～40ｍｉｎ?！ ?3)將以上制得的乳液在室溫下與橡膠膠乳、氧化鋅充分攪拌混合 ,即制成了主劑?！ ?4)將主劑與交聯劑按一定比例充分攪拌混合即制成了樹脂—彈性體復合膠粘劑?！ ?.3 制板工藝的確定 1.3.1 膠粘劑性能檢測 參照ＧＢ/Ｔ14074～1993規定的Ⅱ類膠粘劑的要求進行檢測。主要檢測外觀、粘度、ｐＨ值、固體含量、適用期、貯存穩定性?！ ?.3.2 制板試驗 三層實木復合地板工藝 (1)將芯板條進行整張化處理 ,然后對芯板進行涂膠 ,涂膠量控制在 320～340ｇ/ｍ2 (雙面 )。同時對鋸切面板木塊進行拼接?！ ?2)涂膠后將面板、芯板、背板按紋理垂直方向組坯?！ ?3)預壓 :單位壓力 1 .0ＭＰａ,時間 6～ 8ｍｉｎ?！ ?4)熱壓 :溫度130℃ ,單位壓力1.0ＭＰａ ,時間8～10ｍｉｎ?！ ?5)養護 :熱壓后堆放 2 4ｈ進行機械加工?！ ?.4 板材的物理力學性能檢測 1.4.1 剝離率檢測 參照國家技術監督局 1 999年 3月審定的《實木復合地板》中對三層實木復合地板剝離率的要求進行檢測?！ ?.4.2 膠合強度檢測 參照ＧＢ/Ｔ9846.1～12-1988中規定的對Ⅱ類膠合板膠合強度的要求進行檢測?！ ? 結果分析 2.1 淀粉與碳酸鈣對膠粘劑性能的影響?！ 〔捎霉I優級玉米淀粉與輕質ＣａＣＯ3 這兩種常用補強性膠粘劑的填料作對比試驗,結果如圖1所示 :由圖1可以看出 ,無論膠合強度 ,還是剝離強度 ,用淀粉的都要比用碳酸鈣的高 ,并且兩者都是隨著交聯劑用量的增加 ,強度提高 ,加淀粉的適用期較加碳酸鈣的適用期短。這是由分子結構決定的 ,交聯劑中含有活性基團—ＮＣＯ ,能夠與淀粉分子鏈中的—ＯＨ發生交聯反應 ,而ＣａＣＯ3 則不能與之起交聯反應 ,只是起到單純的填充補強作用?！ ?.2 淀粉處理前后對膠粘劑性能的影響天然淀粉屬于水溶性高分子 ,盡管已經具有一定的粘結性、成膜性等特性而被應用于工業上 ,但這特性是十分有限的。然而天然淀粉只要經過適當的變性處理 ,就能明顯地提高性能。本文采用的是交聯淀粉 ,使不同淀粉與羥基間聯結在一起 ,以提高其抗剪切性和淀粉薄膜的拉伸強度從圖 2中可以看出 ,淀粉經過交聯處理后 ,由于自身羥基間的結合 ,使膠的強度明顯增加 ,但適用期因此而縮短?！ ?.3 橡膠乳液對膠粘劑性能影響 2.3.1 不同種類的橡膠乳液對膠粘劑性能的影響丁苯乳液 (ＳＢＲ)和苯丙乳液 (ＳＢＡＲ)都屬于乳膠型橡膠膠粘劑 ,外觀和性能很相似 ,丁苯橡膠是由丁二烯和苯乙烯共聚而成 ,苯丙橡膠是由苯乙烯和丙烯酸丁酯共聚而成 ,由于兩者都含有苯乙烯共軛體系結構 ,因此在膠合性能上差別不大 (圖 3 )?！ 〔煌鹉z乳膠對膠粘劑性能的影響 結果表明 ,兩者強度相差很小 ,區別是加入苯丙乳液膠粘劑比加入丁苯乳液的膠粘劑適用期短。由于苯丙乳液氣味較大 ,成本又比丁苯乳液高 ,因此 ,本文采用丁苯乳液?！ ?.3.2 丁苯乳液用量對膠粘劑性能的影響?！ 〈朔N膠粘劑中 ,異氰酸酯與聚乙烯醇的羥基產生分子間交聯 ,使其具有優越的耐水性能 ,但是 ,添加的橡膠乳液對耐水性有很大影響 (圖 4)?！ ”砻?,在膠粘劑中提高丁苯乳液的加入量 ,其膠合強度、剝離強度都大為提高 ,這主要是由于苯乙烯是具有共軛體系結構的單體 ,易被極化 ,它既可以與帶有供電子基的烯類單體共聚 ,也可與帶得電子基的烯類單體共聚 ,顯示優良的化學活性。雖然強度提高 ,但是隨之帶來適用期縮短 ,因此 ,丁苯橡膠含量的提高是有限的?！ ?.3.3 丁苯橡膠乳液硫化對膠粘劑性能的影響橡膠的硫化是使生膠發生交聯反應。本文采用的硫化劑是氧化鋅 ,硫化后的橡膠是一種網狀結構較疏松的聚合物。通過硫化反應 ,提高了膠的耐熱性 ,增加其抗張強度 ,并保留了原來的伸長能力 ,改變了丁苯橡膠的極性和溶解性能 ,加速向粘合劑內擴散?！ ?.4 交聯劑用量對膠粘劑性能的影響多異氰酸酯具有高極性、高活性 ,它能夠與主劑中的任一組分發生反應 ,因此膠粘劑的粘接性能主要是隨著交聯劑用量而變化 ,其變化程度如表 1所示?！ 臄祿梢钥闯?:在一定范圍內 ,交聯劑用量增加 ,粘結強度顯著增加 ,適用期縮短。但交聯劑用量過多 ,也會引起粘結強度下降。這是由交聯劑的分子結構所決定 ,它使線性直鏈分子之間產生化學交聯 ,使聚合物分子鍵間次價力被主價力所代替 ,結果使熱塑性線型聚合物變成堅韌的體型結構。所以通過交聯提高膠層內聚力 ,是提高粘結強度極其有效的方法 ,但是 ,如果交聯劑用量過高 ,交聯點增多 ,交聯距離縮短 ,交聯點單鍵內旋轉作用喪失 ,交聯聚合物變硬 ,反會使粘結強度下降?！ ”疚牟捎媚z粘劑的主劑∶交聯劑 =100∶10 ,雖然說交聯劑用量增加。板的強度隨著增加 ,但隨之而來的膠的適用期縮短 ,成本增高 ,本課題主要解決的就是強度增加 ,適用期短的矛盾。而采用主劑∶交聯劑=100∶10的配方調制的膠粘劑制作的復合地板強度完全達到國家標準 ,適用期也能夠達到生產中的要求?！ ? 膠粘劑質量表征 (1)外觀 :主劑為乳白色 ,交聯劑為黑褐色 ,兩組分混合后成褐色的粘稠性膠液 ,固化后膠膜呈黃褐色 ,與本材顏色相近?！ ?2)ｐＨ值 :6.8 (3)固體含量 :52 .6% (4)粘度 :3 0℃ ,0 .8Ｐａ·ｓ (5)適用期 :冬季 1ｈ ,夏季 40ｍｉｎ?！ ?6)貯存穩定性 :密封包裝的樹脂在溫度 1 0～2 0℃陽光不直接照射處貯存兩個月?！ ? 經濟效益分析 (1)此膠可以采用普通的生產設備制備 ,調制方法簡單 ,工人易于掌握?！ ?2)制膠原料成本 (3)此無醛膠粘劑價格 4000元 /噸 ,諾貝爾粉狀膠15000元/噸 ,按55%固含量計算,則為8000元 /噸,在工藝方面 ,由于進口諾貝爾膠粘度過大 ,近3 0 0 0～ 40 0 0ｍＰａ·ｓ,導致涂膠量無法控制 ,高達 450～50 0ｇ/ｍ2 ,所以實際用膠價格高達 850 0元 /噸 ,因此看來 ,采用本膠粘劑生產復合地板每噸膠可節省60 %的資金 ,經濟效益非常明顯 ,此膠與國內脲醛樹脂相比 ,雖然成本提高 ,但卻解決了甲醛公害問題?！ ? 結論 (1)通過試驗 ,優選出膠粘劑的最佳配方 ,用此種配比壓制的復合地板的剝離強度達到國家標準。此膠可操作性強 ,完全滿足現有生產工藝要求?！ ?2)此種膠克服了諾貝爾膠因粘度過大 ,造成輥涂困難 ,涂膠量過大等缺點 ,而且價格可以降低60 % ,與國內使用的脲醛樹脂膠相比 ,雖然成本高 ,但采用此種無醛膠粘劑制作的復合地板 ,解決了國際市場上普遍關注的甲醛公害問題 ,這使復合地板成為人們所向往的“綠色”健康住宅的一部分 ,有廣闊的發展前景。
無醛膠細木工板近日問世
家具中的甲醛污染使不少裝修好的新居讓人"聞而卻步"，如何減少板材中的甲醛污染一直是加工過程中的難題。近日，一種采用以天然植物為原料黏合的大連鵬鴻細木板材問世，徹底摒棄了甲醛、尿素對身體造成危害的物質?！≈袊M者協會對北京市場上銷售的33種牌號細木工板進行的檢測，結果顯示甲醛釋放量只有一家合格，其余均超標。據專家介紹，目前國內眾多的人造板企業仍在使用脲醛樹脂作為主要的膠黏劑，因為這種膠黏劑最大的優越性是原材料豐富，性能良好、價格低廉，但脲醛樹脂受合成工藝的限制，無論怎樣改進配方，化學反應不可能十分完全，產品在制造和使用過程中，仍然存在釋放未參與反應的多余甲醛問題。合成工藝落后，則放出的甲醛氣體多；合成工藝先進一些，甲醛氣體就少些，很難控制，不能根除。而鵬鴻PHZ水性膠無醛細木工板采用以天然植物為原料，經特殊合成工藝研制而成的膠黏劑，讓細木工板從此告別了甲醛污染。
