實木復(fù)合地板用無醛膠粘劑
前言 三層實木復(fù)合地板以其美觀、高雅、裝飾性強、尺寸穩(wěn)定性好、甲醛釋放量低的特點 ,在世界上許多經(jīng)濟發(fā)達地區(qū) ,尤其是歐美國家日漸流行 ,受到普遍的青睞 ,被廣泛地應(yīng)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(nèi)三層實木復(fù)合地板生產(chǎn)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(wěn)定 ,多數(shù)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(chǎn)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(shù)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(guān)注。因此開發(fā)新型的復(fù)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(nèi)外研究的有效經(jīng)驗 ,采用水性高分子聚乙烯醇為連續(xù)相 ,橡膠乳液、改性淀粉為分散相而構(gòu)成主劑 ,將異氰酸酯化合物作為交聯(lián)劑 ,兩者相互作用生成三維交聯(lián)的體型結(jié)構(gòu)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(chǎn)線上進行了壓板試驗 ,所壓制的復(fù)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(shè)備 1.1.1 原料 (1)聚乙烯醇 :型號 1 7-99高粘型 ,工業(yè)級 ,山西洪洞三維集團股份有限公司生產(chǎn)?！ ?2)玉米淀粉 :工業(yè)優(yōu)級品 ,吉林松源食品工業(yè)公司提供。 (3)丁苯膠乳 :工業(yè)品 ,吉林化學(xué)工業(yè)股份有限公司提供。 (4)丙苯膠乳 :工業(yè)品 ,北京有機化工廠提供。 (5)多亞甲基多異氰酸酯 :工業(yè)品 ,煙臺合成革廠提供?！ ?6)氧化鋅 :化學(xué)純 ,天津化學(xué)試劑三廠生產(chǎn)?！ ?7)硼砂 :化學(xué)純 ,天津化學(xué)試劑三廠生產(chǎn)?！ ?8)復(fù)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(fù)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(fù)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(yè)局人造板公司提供。 1.1.2 儀器與設(shè)備 (1)恒溫水浴 (2)合成樹脂裝置 (3)力學(xué)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(guī)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(yīng)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(diào)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(lián)劑按一定比例充分攪拌混合即制成了樹脂—彈性體復(fù)合膠粘劑。 1.3 制板工藝的確定 1.3.1 膠粘劑性能檢測 參照ＧＢ/Ｔ14074～1993規(guī)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(wěn)定性?！ ?.3.2 制板試驗 三層實木復(fù)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(yù)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(yǎng)護 :熱壓后堆放 2 4ｈ進行機械加工。 1.4 板材的物理力學(xué)性能檢測 1.4.1 剝離率檢測 參照國家技術(shù)監(jiān)督局 1 999年 3月審定的《實木復(fù)合地板》中對三層實木復(fù)合地板剝離率的要求進行檢測。 1.4.2 膠合強度檢測 參照ＧＢ/Ｔ9846.1～12-1988中規(guī)定的對Ⅱ類膠合板膠合強度的要求進行檢測?！ ? 結(jié)果分析 2.1 淀粉與碳酸鈣對膠粘劑性能的影響?！ 〔捎霉I(yè)優(yōu)級玉米淀粉與輕質(zhì)ＣａＣＯ3 這兩種常用補強性膠粘劑的填料作對比試驗,結(jié)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(lián)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(jié)構(gòu)決定的 ,交聯(lián)劑中含有活性基團—ＮＣＯ ,能夠與淀粉分子鏈中的—ＯＨ發(fā)生交聯(lián)反應(yīng) ,而ＣａＣＯ3 則不能與之起交聯(lián)反應(yīng) ,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(jīng)具有一定的粘結(jié)性、成膜性等特性而被應(yīng)用于工業(yè)上 ,但這特性是十分有限的。然而天然淀粉只要經(jīng)過適當?shù)淖冃蕴幚?,就能明顯地提高性能。本文采用的是交聯(lián)淀粉 ,使不同淀粉與羥基間聯(lián)結(jié)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(jīng)過交聯(lián)處理后 ,由于自身羥基間的結(jié)合 ,使膠的強度明顯增加 ,但適用期因此而縮短。 2.3 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(jié)構(gòu) ,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(jié)果表明 ,兩者強度相差很小 ,區(qū)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。 2.3.2 丁苯乳液用量對膠粘劑性能的影響。 此種膠粘劑中 ,異氰酸酯與聚乙烯醇的羥基產(chǎn)生分子間交聯(lián) ,使其具有優(yōu)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(jié)構(gòu)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(yōu)良的化學(xué)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(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。本文采用的硫化劑是氧化鋅 ,硫化后的橡膠是一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較疏松的聚合物。通過硫化反應(yīng) ,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(nèi)擴散?！ ?.4 交聯(lián)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(fā)生反應(yīng) ,因此膠粘劑的粘接性能主要是隨著交聯(lián)劑用量而變化 ,其變化程度如表 1所示。 從數(shù)據(jù)可以看出 :在一定范圍內(nèi) ,交聯(lián)劑用量增加 ,粘結(jié)強度顯著增加 ,適用期縮短。但交聯(lián)劑用量過多 ,也會引起粘結(jié)強度下降。這是由交聯(lián)劑的分子結(jié)構(gòu)所決定 ,它使線性直鏈分子之間產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián) ,使聚合物分子鍵間次價力被主價力所代替 ,結(jié)果使熱塑性線型聚合物變成堅韌的體型結(jié)構(gòu)。所以通過交聯(lián)提高膠層內(nèi)聚力 ,是提高粘結(jié)強度極其有效的方法 ,但是 ,如果交聯(lián)劑用量過高 ,交聯(lián)點增多 ,交聯(lián)距離縮短 ,交聯(lián)點單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)作用喪失 ,交聯(lián)聚合物變硬 ,反會使粘結(jié)強度下降?！ ”疚牟捎媚z粘劑的主劑∶交聯(lián)劑 =100∶10 ,雖然說交聯(lián)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(lián)劑=100∶10的配方調(diào)制的膠粘劑制作的復(fù)合地板強度完全達到國家標準 ,適用期也能夠達到生產(chǎn)中的要求?！ ? 膠粘劑質(zhì)量表征 (1)外觀 :主劑為乳白色 ,交聯(lián)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(wěn)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(jīng)濟效益分析 (1)此膠可以采用普通的生產(chǎn)設(shè)備制備 ,調(diào)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(dǎo)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(chǎn)復(fù)合地板每噸膠可節(jié)省60 %的資金 ,經(jīng)濟效益非常明顯 ,此膠與國內(nèi)脲醛樹脂相比 ,雖然成本提高 ,但卻解決了甲醛公害問題?！ ? 結(jié)論 (1)通過試驗 ,優(yōu)選出膠粘劑的最佳配方 ,用此種配比壓制的復(fù)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(xiàn)有生產(chǎn)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(nèi)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(fù)合地板 ,解決了國際市場上普遍關(guān)注的甲醛公害問題 ,這使復(fù)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(fā)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(zhì)。 中國消費者協(xié)會對北京市場上銷售的33種牌號細木工板進行的檢測，結(jié)果顯示甲醛釋放量只有一家合格，其余均超標。據(jù)專家介紹，目前國內(nèi)眾多的人造板企業(yè)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(yōu)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(xué)反應(yīng)不可能十分完全，產(chǎn)品在制造和使用過程中，仍然存在釋放未參與反應(yīng)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(jīng)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。
