CN106313199A - 一种无醛胶刨花板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无醛胶刨花板及其制备方法，无醛胶刨花板包括表层和芯层，表层采用无醛大豆胶作为表层刨花的粘合剂，无醛大豆胶用量为表层刨花重量的15‑50％，芯层采用异氰酸酯胶作为芯层刨花的粘合剂，异氰酸酯胶用量为芯层刨花重量的2‑8％。本发明解决了异氰酸酯胶热压粘板及初粘性差的问题，与传统含甲醛刨花板的制备工艺相同，不需要对生产设备进行改造，各项性能达到标准要求，且没有使用甲醛，是真正的绿色环保产品。

Description

一种无醛胶刨花板及其制备方法
技术领域
本发明涉及人造板加工领域，特别涉及一种无醛胶刨花板及其制备方法。
背景技术
为了应对人造板释放游离甲醛的问题，不含甲醛的异氰酸酯胶得到越来越多的使用，尤其是在刨花板领域，目前已经有多种刨花板产品使用异氰酸酯胶制造。例如，张国华在申请号03143307.3(零甲醛刨花板及其生产方法)中公开了使用异氰酸酯胶制备无醛刨花板的方法，异氰酸酯胶的粘接强度高，但由于其反应活性高，在制备刨花板的过程中，存在粘热压板的问题，必须使用脱模剂以免异氰酸酯与热压板相粘，使得成本大幅度提高，另外，异氰酸酯胶的初粘性较差，不利于刨花的传送及冷压成型，使得热压生产效率大幅降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无醛胶刨花板，解决了异氰酸酯胶热压粘板及初粘性差的问题。
本发明还提供了上述无醛胶刨花板的制备方法，与传统含甲醛刨花板的制备工艺相同，不需要对生产设备进行改造，各项性能达到标准要求，且没有使用甲醛，是真正的绿色环保产品。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种无醛胶刨花板，包括表层和芯层，表层采用无醛大豆胶作为表层刨花的粘合剂，无醛大豆胶用量为表层刨花重量的15-50％，芯层采用异氰酸酯胶作为芯层刨花的粘合剂，异氰酸酯胶用量为芯层刨花重量的2-8％。优选无醛大豆胶用量为表层刨花重量的15-40％，异氰酸酯胶用量为芯层刨花重量的2.5-4％。
作为优选，按重量份计，所述无醛大豆胶的原料各组分配比如下：脱脂豆粉10～30份，酸碱调节剂0.1～1份，交联剂1～30份，防霉剂0.1～1份，流平剂0.1～1份，水10～100份，增粘剂5～50份。脱脂豆粉在本发明中的作用为：作为主要胶接成分。
作为优选，所述酸碱调节剂为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙、氧化钙、氧化镁、氢氧化镁、盐酸、柠檬酸、衣康酸、亚硫酸氢钠、草酸、乙酸中的一种或几种；所述交联剂为羧基丁苯胶乳、硅烷偶联剂、环氧树脂中的一种或几种；所述防霉剂为有机硅季铵盐、卡松、硫酸铜、氟化钠中的一种或几种；所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷；所述增粘剂为15％浓度的聚乙烯醇溶液、30-50％固含量的萜烯树脂乳液、30％浓度的卡拉胶溶液、25％浓度的黄原胶溶液、40-50％固含量的硅胶乳液、15-30％固含量的羧甲基纤维素悬浮液、20-30％浓度的糊精溶液、30％固含量的面粉悬浮液、30-50％固含量的松香乳液中的一种或几种。
作为优选，所述异氰酸酯胶为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯中的一种或几种。
酸碱调节剂用于调节脱脂豆粉pH，加强其与木材之间的作用力。天然状态的脱脂豆粉中，大豆蛋白质呈球状团聚态，分子链上的活性基团都被包埋在球状团聚体内，与木材不能形成强有力的粘接，而大豆蛋白对酸碱比较敏感，表现为：其在大豆蛋白的等电点pH4.5附近时，蛋白质分子折叠形成多级结构从而形成球状聚集体，当pH偏离等电点时，蛋白质受电荷作用，多级结构逐步打开，尤其是随着pH的增大，多级结构打开的越彻底，从而将包埋的活性官能团(主要是羧基、氨基、羟基等)暴露出来，从而与木材之间的作用力得到增强。
所述的交联剂硅烷偶联剂或环氧树脂。大豆蛋白质是天然的线性高分子，虽然其能与木材形成强有力的粘接，但主要的粘接力来源于蛋白质分子与木材表面的氢键作用，这样形成的氢键粘接在干燥状态时强度很高，但遇水后，氢键会遭到破坏，从而破坏粘接，因而制备大豆胶时往往还需要进行交联处理，使得胶层形成交联网状结构，从而能具有更好的耐水性。羧基丁苯胶乳或硅烷偶联剂或环氧树脂均含有能与羧基或氨基或羟基反应的官能团，在大豆胶热压固化时能与大豆蛋白质、木材之间形成三维网状的交联结构，这样的胶层具有较好的耐水稳定性。
所述的防霉剂为季铵盐衍生物、卡松、硫酸铜、氟化钠中的一种或多种复合物，优选季铵盐衍生物或卡松。无醛大豆胶的主要粘接物质为大豆蛋白质，必须对其进行防霉处理才能保证刨花板制品的防霉性能，由于季铵盐衍生物或卡松对蛋白质的防霉效果好，故而作为优选；
流平剂在本发明中的作用为：提升大豆胶的流淌性能，从而使其对木刨花更好的浸润。
所述的增粘剂为聚乙烯醇溶液、萜烯树脂乳液、卡拉胶溶液、黄原胶溶液、硅胶乳液、羧甲基纤维素悬浮液、糊精溶液、面粉悬浮液、松香乳液中的一种或多种复合物，优选萜烯树脂乳液或松香乳液。发明人在长期的实践中发现，制约大豆胶在刨花板中应用的一个关键因素在于：在符合生产工艺的含水率(指刨花施胶后的含水率)情况下，施加完大豆胶的刨花初粘性非常差，表现在铺装冷压后，刨花的预成型性非常差，刨花经过预成型步骤后反弹严重，而且在传送带上存在掉料的问题，制得的板材静曲强度很差，如果加大刨花的含水率至18％，则刨花能勉强预成型，但这么高的含水率不适宜连续线生产，连续线生产的刨花板表层含水率一般都在10～15％，如果继续加大含水率，将其用于多层压机制备刨花板，则需要大大延长刨花板制备时的排汽时间，如此低的生产效率不能被生产厂家接受。经过大量实验，发明人发现聚乙烯醇溶液、萜烯树脂乳液、卡拉胶溶液、黄原胶溶液、硅胶乳液、羧甲基纤维素悬浮液、糊精溶液、面粉悬浮液、松香乳液都能有效提升大豆胶的初粘性，解决了大豆胶施胶后刨花的初粘性问题，而且大大提升了静曲强度，从而使得大豆胶应用于刨花板成为可能，由于萜烯树脂乳液和松香乳液的增粘效果最好，故而作为优选。
所述的异氰酸酯胶为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯及其以上物质的改性物或聚合物的一种或多种复合物，优选二苯基甲烷二异氰酸酯。
很多研究者都尝试将异氰酸酯胶应用于制备刨花板，但如果表层也采取异氰酸酯胶，存在初粘性差或热压时粘板的问题。本发明的刨花板，表层使用大豆胶，芯层采用异氰酸酯胶，解决了表芯层同时使用异氰酸酯胶时初粘性差的问题，而且热压时不存在粘板的问题。
无醛胶刨花板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将无醛大豆胶与表层刨花按照配比进行施胶，同时将异氰酸酯胶与芯层刨花按照配比进行施胶；
(2)在连续式压机或间歇式压机生产线上，施胶后的刨花经过筛分工序，铺装成三层结构刨花板，热压后得产品。
作为优选，将无醛大豆胶与表层刨花进行施胶的具体施胶方式选择以下方式之一：
方式一：将脱脂豆粉、酸碱调节剂、交联剂、防霉剂、流平剂和水混合搅拌，形成均匀的悬浮状流体得胶水，采取喷淋的方式将胶水喷至混料仓中的刨花表面，增粘剂作为另一组份单独施胶；
方式二：将脱脂豆粉、酸碱调节剂、交联剂、防霉剂、水和流平剂分成粉体和液体两种组分，粉体组分采用螺旋式称料计量的方式加入到混料仓中与刨花均匀混合，同时将液体组分混匀后喷淋至混料仓中的刨花表面，增粘剂作为另一组份单独施胶。
作为优选，将异氰酸酯胶与芯层刨花进行施胶的具体施胶方式为：将异氰酸酯胶与水按照1：1～2的重量配比同时喷淋至混料仓中的刨花表面。
作为优选，表层中添加占表层刨花重量2％以下的融化石蜡或乳化石蜡作为防水剂，芯层中添加占芯层刨花重量2％以下的融化石蜡或乳化石蜡作为防水剂。
作为优选，所述热压压力为2～5MPa，热压时间为5～20s/mm。
作为优选，刨花材质为松木、杉木、杨木、桦木、桉木、甘蔗渣、麦秸秆、稻草秆、棉杆、芦苇杆、豆杆中的一种或几种的混合物。
本发明的有益效果是：
(1)表层使用大豆胶作为粘合剂的方式，解决了表层使用异氰酸酯胶时存在的热压粘板问题；
(2)通过使用增粘剂，解决了刨花施大豆胶后初粘性差的问题，大大提升了热压效率。
(3)本发明的刨花板制备方法，不需要对现有生产设备进行改造，易于产业化生产。
(4)采用无醛胶作为粘接物质，从源头上避免了甲醛的使用，制备的刨花板绿色环保，符合当今绿色发展的大趋势。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
设定刨花板密度700Kg/m3，210℃热压，制备16mm厚的刨花板样品。按照GB/T17657-1999中的要求将样品锯成370mm长、50mm宽测静曲强度和弹性模量，锯成50mm×50mm测内结合强度和吸水厚度膨胀率。
实施例1
本例表层所用无醛大豆胶按重量份计组成如下：
脱脂豆粉：30份
氢氧化钠(酸碱调节剂)：0.3份
硅烷偶联剂KH560(交联剂)：5份
卡松(防霉剂)：0.7份
聚醚改性聚硅氧烷(流平剂，BYK-320)：0.5份
水：48.5份
松香乳液(增粘剂，40％固含量)：25份。
施胶前，将氢氧化钠、硅烷偶联剂、卡松、聚醚改性聚硅氧烷、水混合均匀，作为液体组份施胶，脱脂豆粉作为粉体组份施胶，松香乳液作为另外一个组份单独施胶，将无醛大豆胶与表层刨花按照重量配比26：100进行施胶，本例表层采用无醛大豆胶，芯层采用二苯基甲烷二异氰酸酯，将二苯基甲烷二异氰酸酯、水与芯层刨花按照重量配比2.8：4：100进行施胶：将二苯基甲烷二异氰酸酯与水同时喷淋至混料仓中的刨花表面，施胶后表层含水率13.5％、芯层含水率6.4％，初粘性良好，预成型性良好。
本例中，表层添加占刨花重量0.7％的融化石蜡作为防水剂，芯层不添加防水剂，热压压力(高压)为4MPa，热压时间为9s/mm，所用刨花材质为松木和桉木混合料。
实施例2
本例表层所用无醛大豆胶按重量份计组成如下：
脱脂豆粉：20份
柠檬酸(酸碱调节剂)：5份
环氧树脂(交联剂)：10份
硫酸铜(防霉剂)：1份
聚醚改性聚硅氧烷(流平剂，BYK-320)：1份
水：50份
萜烯树脂乳液(增粘剂，40％固含量)：33份。
施胶前，将柠檬酸、环氧树脂、硫酸铜、聚醚改性聚硅氧烷、水混合均匀，作为液体组份施胶，脱脂豆粉作为粉体组份施胶，萜烯树脂乳液作为另外一个组份单独施胶，将无醛大豆胶与表层刨花按照重量配比20：100进行施胶，芯层采用多苯基多亚甲基多异氰酸酯，将多苯基多亚甲基多异氰酸酯、水与芯层刨花按照重量配比3：5：100进行施胶，施胶后表层含水率10.5％、芯层含水率7％，初粘性良好，预成型性良好。
本例中，表层、芯层均添加占刨花重量1.5％的乳化石蜡作为防水剂，热压压力(高压)为4MPa，热压时间为8s/mm，所用刨花材质为松木和桉木混合料。
实施例3
本例表层所用无醛大豆胶按重量份计组成如下：
脱脂豆粉：20份
草酸(酸碱调节剂)：5份
环氧树脂(交联剂)：10份
硫酸铜(防霉剂)：1份
聚醚改性聚硅氧烷(流平剂，BYK-320)：1份
水：50份
松香乳液(增粘剂，40％固含量)：13份。
施胶前，将草酸、环氧树脂、硫酸铜、聚醚改性聚硅氧烷、水混合均匀，作为液体组份施胶，脱脂豆粉作为粉体组份施胶，松香乳液作为另外一个组份单独施胶，无醛大豆胶与表层刨花按照重量配比20：100进行施胶，芯层采用甲苯二异氰酸酯，将甲苯二异氰酸酯、水与芯层刨花按照重量配比5：6：100进行施胶，施胶后表层含水率10.5％、芯层含水率8％，初粘性良好，预成型性良好。
本例中，表层添加占刨花重量0.8％的融化石蜡作为防水剂，芯层不添加防水剂，热压压力(高压)为4MPa，热压时间为7s/mm，所用刨花材质为杨木和桉木混合料。
对比例1
本例表层大豆胶中不使用增粘剂，所用无醛大豆胶按重量份组成如下：
脱脂豆粉：20份
柠檬酸(酸碱调节剂)：5份
环氧树脂(交联剂)：10份
硫酸铜(防霉剂)：1份
聚醚改性聚硅氧烷(流平剂，BYK-320)：1份
水：63份。
施胶前，将柠檬酸、环氧树脂、硫酸铜、聚醚改性聚硅氧烷、水混合均匀，作为液体组份施胶，脱脂豆粉作为粉体组份施胶，表层采用无醛大豆胶，将无醛大豆胶与表层刨花按照重量配比30：100进行施胶，芯层采用二苯基甲烷二异氰酸酯，将二苯基甲烷二异氰酸酯、水与芯层刨花按照重量配比2.8：8：100进行施胶，施胶后表层含水率18％、芯层含水率10％，初粘性差，预成型性差。
本例中，表层、芯层均添加占刨花重量0.7％的融化石蜡作为防水剂，热压压力(高压)为3MPa，热压时间为20s/mm，所用刨花材质为松木和桉木混合料。
表1刨花板的力学性能对比
表1中的数据可以看出，当表层大豆胶中不使用增粘剂时，对比例1中，即使施胶后表芯层含水率分别高达18％和10％，刨花的初粘性仍然较差、预成型性不好，导致板材的力学性能不能满足国标的要求，其中，静曲强度仅为9.2MPa、内结合强度仅为0.29MPa，而国标要求静曲强度和内结合强度要分别大于13MPa和0.35MPa；另外，由于含水率高、预成型性不好导致输送带速度慢，从而生产效率低。采取本发明制备方法的实施例1～3，使用增粘剂的表层大豆胶，刨花施胶后的含水率大大降低，满足了实际生产线的参数要求，而且初粘性及预成型性得到保证，从而各项检测指标均满足国标要求，另外，由于含水率低、预成型性好，从而生产效率得到提升。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种无醛胶刨花板，包括表层和芯层，其特征在于：表层采用无醛大豆胶作为表层刨花的粘合剂，无醛大豆胶用量为表层刨花重量的15-50％，芯层采用异氰酸酯胶作为芯层刨花的粘合剂，异氰酸酯胶用量为芯层刨花重量的2-8％。
2.根据权利要求1所述的一种无醛胶刨花板，其特征在于：按重量份计，所述无醛大豆胶的原料各组分配比如下：脱脂豆粉10～30份，酸碱调节剂0.1～1份，交联剂1～30份，防霉剂0.1～1份，流平剂0.1～1份，水10～100份，增粘剂5～50份。
3.根据权利要求1或2所述的一种无醛胶刨花板，其特征在于：所述酸碱调节剂为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钙、氧化钙、氧化镁、氢氧化镁、盐酸、柠檬酸、衣康酸、亚硫酸氢钠、草酸、乙酸中的一种或几种；所述交联剂为羧基丁苯胶乳、硅烷偶联剂、环氧树脂中的一种或几种；所述防霉剂为有机硅季铵盐、卡松、硫酸铜、氟化钠中的一种或几种；所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷；所述增粘剂为15％浓度的聚乙烯醇溶液、30-50％固含量的萜烯树脂乳液、30％浓度的卡拉胶溶液、25％浓度的黄原胶溶液、40-50％固含量的硅胶乳液、15-30％固含量的羧甲基纤维素悬浮液、20-30％浓度的糊精溶液、30％固含量的面粉悬浮液、30-50％固含量的松香乳液中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的一种无醛胶刨花板，其特征在于：所述异氰酸酯胶为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的无醛胶刨花板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将无醛大豆胶与表层刨花按照配比进行施胶，同时将异氰酸酯胶与芯层刨花按照配比进行施胶；
(2)在连续式压机或间歇式压机生产线上，施胶后的刨花经过筛分工序，铺装成三层结构刨花板，热压后得产品。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：将无醛大豆胶与表层刨花进行施胶的具体施胶方式选择以下方式之一：
方式一：将脱脂豆粉、酸碱调节剂、交联剂、防霉剂、流平剂和水混合搅拌，形成均匀的悬浮状流体得胶水，采取喷淋的方式将胶水喷至混料仓中的刨花表面，增粘剂作为另一组份单独施胶；
方式二：将脱脂豆粉作为粉体组分，酸碱调节剂、交联剂、防霉剂、水和流平剂混合后作为液体组分，粉体组分采用螺旋式称料计量的方式加入到混料仓中与刨花均匀混合，同时将液体组分混匀后喷淋至混料仓中的刨花表面，增粘剂作为另一组份单独施胶。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：将异氰酸酯胶与芯层刨花进行施胶的具体施胶方式为：将异氰酸酯胶与水按照1：1～2的重量配比同时喷淋至混料仓中的刨花表面。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：表层中添加占表层刨花重量2％以下的融化石蜡或乳化石蜡作为防水剂，芯层中添加占芯层刨花重量2％以下的融化石蜡或乳化石蜡作为防水剂。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述热压压力为2～5MPa，热压时间为5～20s/mm。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：刨花材质为松木、杉木、杨木、桦木、桉木、甘蔗渣、麦秸秆、稻草秆、棉杆、芦苇杆、豆杆中的一种或几种的混合物。
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