CN107325766A - 低醛高防潮刨花板胶粘剂的生产工艺及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于人造板技术领域，涉及刨花板的制造，尤其涉及低醛高防潮刨花板胶粘剂的生产工艺及其应用。包括制备低醛高防潮刨花板表层MUF树脂、芯层MUF树脂，然后调胶混合后制得高防潮混合胶。本发明还公开了高防潮混合胶的应用，即低醛高防潮刨花板的制造工艺。采用三聚氰胺改性脲醛树脂新工艺制得表层MUF树脂与芯层MUF树脂，利用用表芯层分别施胶工艺和合适的热压工艺，依据本发明所制得的刨花板，甲醛释放量低于0.3mg/L，24h吸水厚度膨胀率低于10%,沸腾试验后IB高于0.14MPa。沸腾试验后IB、24hTS均为“EN 312标准中P5”规定值，甲醛释放量为“JISA 5908标准中F4星”规定值。制作的刨花板防潮性能好，且甲醛释放量低，兼顾了防潮性能与低醛环保、高性价比等成本的综合要求。
Description
技术领域
本发明属于人造板技术领域，涉及刨花板的制造，尤其涉及一种低醛高防潮刨花板胶粘剂的生产工艺及其应用。
背景技术
随着世界范围内木材资源短缺问题的日益加剧，利用其加工剩余物、采伐剩余物等为原料生产刨花板已成为世界各国解决木材供需矛盾的主要途径。现代生活中，人们对刨花板的要求越来越高，特别是防潮性能和环保要求，已成为广大客户需求的重要组成部分。
目前市场上低醛高防潮刨花板使用的胶黏剂大多是MDI或酚醛树脂，但是MDI和酚醛树脂都有其自身缺陷。比如，MDI存在以下缺点：①价格高，且加水后表层初粘性不好，需添加其它物质增加初粘性，总体生产成本很高；②板材的生产速度大大降低，产能损失近40％；③试用期较短，增加了生产的困难程度；④能与皮肤和肺里的水分发生反应，对现场操作人员有一定伤害。同时，酚醛树脂也存在以下缺点：①价格高，增加了生产成本；②热压温度高、固化速度慢，造成了生产效率低；③毒性较大，对生产人员的危害较大。
有些防潮刨花板采用MUF树脂作为胶黏剂，但是难以兼顾防潮性能与低醛环保的要求。普通刨花板防潮性能差，不能在潮湿环境中使用，限制了其使用范围，因此研发一种低醛高防潮刨花板胶粘剂的生产工艺十分有必要。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明公开了一种低醛高防潮刨花板用胶粘剂的制备方法，包括制备低醛高防潮刨花板表层MUF树脂、低醛高防潮刨花板芯层MUF树脂，然后调胶混合后制得高防潮混合胶。
一种低醛高防潮刨花板表层MUF树脂的生产工艺，包括如下步骤：
A、反应釜进甲醛，加入聚乙烯醇和60～70％三聚氰胺，升温至55～60℃，保温15～20min；
B、加入35～45％尿素然后升温至70～75℃，加入剩下的30～40％三聚氰胺；
C、待三聚氰胺溶解后，加入35～45％尿素在75～80℃反应至终点；
D、加碱调节pH值为7.5～8.0，加入剩余10～30％尿素，保温10～20min；
E、加碱调节pH值为7.5～8.0，降温至40～45℃，加入羟乙基纤维素，搅拌20～30min，出料；其中，原料和重量份数为：
一种低醛高防潮刨花板芯层MUF树脂的生产工艺，包括如下步骤：
A、反应釜进甲醛，加入60～70％三聚氰胺，升温至55～60℃，保温15～20min；
B、加入35～45％尿素，然后升温至70～75℃，加入剩下的30～40％三聚氰胺；
C、待第二批三聚氰胺溶解后，加入35～45％尿素在75～80℃反应至终点；
D、温度控制在70～80℃，开始脱水，脱水量12～15％；
D、加碱调节PH值为7.5～8.0，加入剩余10～30％尿素，保温10～20min；
E、加碱调节PH值为7.5～8.0，降温至40～45℃，搅拌20～30min，出料；
其中，原料和重量份数为：
37％甲醛 100份，
尿素 55～65份，
三聚氰胺 40～55份。
本发明的另外一个目的是，还公开了利用上述生产工艺制得的树脂的具体应用，即低醛高防潮刨花板的制造工艺，包括如下步骤：
A、制胶，按照上述制备工艺，制得表层和芯层MUF树脂；
B、调胶，将MUF树脂、防水剂、固化剂、水混合搅拌均匀，形成高防潮混合胶，其中，所述防水剂为乳化石蜡，固含量45％；所述固化剂为硫酸铵溶液，固含量38％；表层高防潮混合胶中防水剂用量0.5～1.5％；芯层高防潮混合胶中防水剂用量0.4～1％，固化剂用量2～3％；
C、施胶，将高防潮混合胶分别均匀施胶到表层刨花和芯层刨花中，通过调整水添加量，使刨花板表层含水率11～13％，刨花板芯层含水率7～9％；
D、最后经铺装、预压、热压、冷却，制得成品板。
本发明的较优实施例中，所述热压步骤中，最优工艺参数为：密度720kg/m3，表层施胶量14％，芯层施胶量11％，热压温度180℃，热压时间20s·mm-1。
本发明所述施胶量和防水剂用量都是按照绝干固体对绝干纤维计算，固化剂按照绝干固体对绝干胶计算。
依据本发明所制得的刨花板，名义厚度为18mm，甲醛释放量低于0.3mg/L，24h吸水厚度膨胀率低于10％，沸腾试验后IB不低于0.14MPa。沸腾试验后IB、24hTS均为“EN 312标准中P5”规定值，甲醛释放量为“JISA 5908标准中F4星规定值”。采用合适的工艺条件，可以生产出达到EN-312标准中P5型高防潮刨花板。
本发明所用仪器与设备：
多功能混合机(GH80R)：丹阳市鸿源化工机械有限公司；压缩空气机(V-0.17/8)：香港麟豹集团有限公司；胶枪(W-71)：浙江奥利达气动工具股份有限公司；万能试验热压机(BY302X2/18)：苏州新协力机械制造有限公司；低温恒温水槽(DC-0515)：金坛市晨阳电子仪器厂；万能力学试验机(IB600)：意大利IMAL公司。
本发明所用刨花取自大亚人造板集团盛易工厂，刨花含水率及筛分值见表1：
表1刨花的含水率及筛分值
本发明所用的表层MUF树脂指标见表2。
表2表层MUF树脂性能指标
| 固含量/％ | 粘度(T-4杯)/s | pH | 水混合性/倍 | 固化时间/s | 游离甲醛/％ |
| 55～58 | 17～20 | 8～8.5 | 1～2 | 70～80 | 0.07 |
本发明所用的芯层MUF树脂指标见表3。
表3芯层MUF树脂性能指标
| 固含量/％ | 粘度(T-4杯)/s | pH | 水混合性/倍 | 固化时间/s | 游离甲醛/％ |
| 65～68 | 25～30 | 8～8.5 | 1.5～2.5 | 60～70 | 0.1 |
将所制得的刨花板在温度20℃、相对湿度65％的恒温恒湿环境中放置3天，使其内部含水率、热应力等平衡后进行性能检测，包括静曲强度(MOR)、弹性模量(MOE)、内结合强度(IB)、沸腾试验后IB、24h吸水厚度膨胀率(24h TS)、甲醛释放量。具体见表4和说明书附图各因子对防潮刨花板的影响(1-5)。
表4试验因素及水平
| 水平 | A密度/kg.m-3 | B表层施胶量/％ | C芯层施胶量/％ | D热压温/℃ | E热压时间/s·mm-1 |
| 1 | 660 | 11 | 8 | 160 | 10 |
| 2 | 680 | 12 | 9 | 170 | 15 |
| 3 | 700 | 13 | 10 | 180 | 20 |
| 4 | 720 | 14 | 11 | 190 | 25 |
热压工艺对板材性能的影响
1密度对刨花板性能的影响
由附图可知，随着密度从660kg/m3增加到720kg/m3，板材的MOR、MOE、IB、沸腾试验后IB均逐渐增加，但是24hTS先降低后升高。这是因为在一定范围内提高密度，板材内部孔隙率降低，内部刨花单元之间的结合更为紧密，故板材的力学性能有所提高，24hTS会降低；但是密度提高至一定层度后，板材内部应力会增大，故24hTS会有所升高。综合试验结果与生产成本，密度在720kg/m3时，板材各方面性能达到最佳水平。
2施胶量对刨花板性能的影响
表层施胶量从11％增加至14％，板材的MOE、IB、沸腾试验后IB均逐渐增加，但MOR先增加然后降低，24h TS随着表层施胶量的增加逐渐降低，这表明随着表层施胶量的增加，板材总体性能呈增加趋势。
芯层施胶量从8％增加至11％，板材的MOR、MOE、IB、沸腾试验后IB均逐渐增加，24hTS随着芯层施胶量的增加逐渐降低，这表明，随着施胶量的增加，板材总体性能呈增加趋势。
这是因为随着施胶量的增加，胶黏剂在刨花表面的分布更均匀，同时增加了与刨花胶合时所形成的胶联点，故板材的力学性能提高；除了增加胶联点，胶黏剂固化后在刨花表面形成的氢键增多，使得刨花板之间的空隙受堵，水分传递受阻，从而24hTS有所降低。综合试验结果、生产成本与生产过程中粘钢带问题，表层施胶量为14％，芯层施胶量为11％，板材各方面性能达到最佳水平。
3热压温度对刨花板性能的影响
热压温度从160℃上升至190℃，板材的MOR、MOE先降低然后增加，IB在160℃时最高，沸腾试验后IB、24h TS均呈现先下降后上升趋势，这表明热压温度在180℃时，板材性能达到最佳水平。这是因为在一定范围内提高温度，传热性能提高，胶黏剂固化充分，板材性能得以提高，但是温度达到一定程度后，会使胶联点破坏，影响刨花板性能。
4热压时间对刨花板性能的影响
热压时间从10s.mm-1提升至25s.mm-1时，板材MOR、MOE均呈现上升趋势，IB呈现下降趋势，沸腾试验后IB先上升后下降，24hTS先下降后上升，这表明热压时间在20s.mm-1时板材性能达到最佳水平。这是因为在一定范围内提高热压时间，胶黏剂充分固化，与刨花交接性能提高，但当热压时间延长至一定程度后，会使交联点破坏，影响刨花板性能。
5胶粘剂组分之影响
刨花板所用胶粘剂的成分组成中，三聚氰胺含量不同及制胶工艺不同，胶水的防潮性能 差别很大，生产出的板材防潮性能不同；本发明所用甲醛浓度为37％，浓度较低，对于高浓度甲醛，制胶过程不需要脱水，对于37％甲醛，制胶过程需脱水。本发明针对表芯层施胶量与热压过程实际情况，只有芯层脱水，表层不脱水情况下，加入羟乙基纤维素增加表层初粘性，防止表层刨花塌边，实际生产中，表层不脱水可以降低生产能耗。
有益效果
本发明采用三聚氰胺改性脲醛树脂新工艺制得表层MUF树脂与芯层MUF树脂，采用表芯层分别施胶工艺和合适的热压工艺，制作的刨花板防潮性能好，且甲醛释放量低，兼顾了防潮性能与低醛环保、高性价比等成本的综合要求。依据本发明所制得的刨花板，甲醛释放量低于0.3mg/L，24h吸水厚度膨胀率低于10％，沸腾试验后IB不低于0.14MPa。沸腾试验后IB、24hTS均为“EN 312标准中P5”规定值，甲醛释放量为“JISA 5908标准中F4星”规定值。采用合适的工艺条件，可以生产出达到EN-312标准中P5型高防潮刨花板。
说明书附图
图1、对MOR的影响；
图2、对MOE的影响；
图3、对IB的影响；
图4、对沸腾试验后IB的影响；
图5、对TS的影响。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
本实施例的工艺参数为：密度720kg/m3，表层施胶量14％，芯层施胶量11％，表层防水剂0.5％，芯层防水剂0.4％，芯层固化剂用量2％，热压温度180℃，热压时间20s·mm-1。
首先制备表层MUF树脂和芯层MUF树脂，其中表层MUF树脂原料和重量份数包括：
芯层MUF树脂原料和重量份数包括：
37％甲醛 100份
尿素 55份
三聚氰胺 55份
然后表层与芯层分别调胶，将高耐水MUF树脂与防水剂、固化剂、水混合搅拌，形成高防潮混合胶，其配比为：
表层：表层MUF树脂质量百分比14％，防水剂质量百分比0.5％，水质量百分比5.5％；
芯层：芯层MUF树脂质量百分比11％，防水剂质量百分比0.4％，固化剂质量百分比2％。
接着施胶，把高防潮混合胶分别施加到表层刨花和芯层刨花中；最后经铺装、预压、热压、冷却等步骤，成品板一形成。
表5成品板一检测数据
实施例2
本实施例的工艺参数为：密度720kg/m3，表层施胶量14％，芯层施胶量11％，表层防水剂用量1％，芯层防水剂用量0.4％，芯层固化剂用量2.5％，热压温度180℃，热压时间20s·mm-1。
首先制备表层MUF树脂和芯层MUF树脂，其中表层MUF树脂原料和重量份数包括：
芯层MUF树脂原料和重量份数包括：
37％甲醛 100份
尿素 60份
三聚氰胺 45份
然后表层与芯层分别调胶，将高耐水MUF树脂与防水剂、固化剂、水混合搅拌，形成高防潮混合胶，其配比为：
表层：高耐水MUF树脂质量百分比14％，防水剂质量百分比1％，水质量百分比5.5％；
芯层：高耐水MUF树脂质量百分比11％，防水剂质量百分比0.4％，固化剂质量百分比2.5％。
接着施胶，把高防潮混合胶分别施加到表层刨花和芯层刨花中；最后经铺装、预压、热压、冷却等步骤，成品板二形成。
表6成品板二检测数据
实施例3
本实施例的工艺参数为：密度720kg/m3，表层施胶量14％，芯层施胶量11％，表层防水剂用量1.5％，芯层防水剂用量1％，芯层固化剂用量3％，热压温度180℃，热压时间20s·mm-1。
首先制备表层MUF树脂和芯层MUF树脂，其中表层原料和重量份数包括：
芯层原料和重量份数包括：
37％甲醛 100份
尿素 60份
三聚氰胺 45份
然后表层与芯层分别调胶，将高耐水MUF树脂与防水剂、固化剂、水混合搅拌，形成高防潮混合胶，其配比为：
表层：高耐水MUF树脂质量百分比14％，防水剂质量百分比1.5％，水质量百分比5％；
芯层：高耐水MUF树脂质量百分比11％，防水剂质量百分比1％，固化剂质量百分比3％。
接着施胶，把高防潮混合胶分别施加到表层刨花和芯层刨花中；最后经铺装、预压、热压、冷却等步骤，成板三形成。
表7成品板三检测数据
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种低醛高防潮刨花板表层MUF树脂的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
A、反应釜进甲醛，加入聚乙烯醇和60～70%三聚氰胺，升温至55～60℃，保温15～20min；
B、加入35～45%尿素然后升温至70～75℃，加入剩下的30～40%三聚氰胺；
C、待三聚氰胺溶解后，加入35～45%尿素在75～80℃反应至终点；
D、加碱调节pH值为7.5～8.0，加入剩余10～30%尿素，保温10～20min；
E、加碱调节pH值为7.5～8.0，降温至40～45℃，加入羟乙基纤维素，搅拌20～30min，出料；其中，原料和重量份数为：
37%甲醛 100份，
尿素 56～62份，
三聚氰胺 48～60份，
聚乙烯醇 0.1～0.2份，
羟乙基纤维素 0.1～0.4份。
2.根据权利要求1所述工艺制得的低醛高防潮刨花板表层MUF树脂。
3.一种低醛高防潮刨花板芯层MUF树脂的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
A、反应釜进甲醛，加入60～70%三聚氰胺，升温至55～60℃，保温15～20min；
B、加入35～45%尿素，然后升温至70～75℃，加入剩下的30～40%三聚氰胺；
C、待第二批三聚氰胺溶解后，加入35～45%尿素在75～80℃反应至终点；
D、温度控制在70～80℃，开始脱水，脱水量12～15%；
D、加碱调节PH值为7.5～8.0，加入剩余10～30%尿素，保温10～20min；
E、加碱调节PH值为7.5～8.0，降温至40～45℃，搅拌20～30min，出料；
其中，原料和重量份数为：
37%甲醛 100份，
尿素 55～65份，
三聚氰胺 40～55份。
4.根据权利要求3所述工艺制得的低醛高防潮刨花板芯层MUF树脂。
5.一种权利要求2和4所述低醛高防潮刨花板表层、芯层MUF树脂的应用，将其应用于低醛高防潮刨花板的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
A、调胶，将所述低醛高防潮刨花板表层、芯层MUF树脂分别与防水剂、固化剂、水混合搅拌均匀，形成高防潮混合胶，其中，所述防水剂为乳化石蜡，固含量45%；所述固化剂为硫酸铵溶液，固含量38%；表层高防潮混合胶中防水剂用量0.5～1.5%；芯层高防潮混合胶中防水剂用量0.4～1%，固化剂用量2～3%；
B、施胶，将高防潮混合胶分别均匀施胶到表层刨花和芯层刨花中，通过调整水添加量，使刨花板表层含水率11～13%，刨花板芯层含水率7～9%；
C、经铺装、预压、热压、冷却，制得成品板。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述步骤B施胶过程中，表层施胶量14%，芯层施胶量11%。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述步骤C热压过程中，热压温度180℃，热压时间20s·mm-1。
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