CN110216747A - 耐水性刨花板及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐水性刨花板及其制备工艺，该耐水性刨花板包括芯层和处于芯层两侧的表层，表层中含有改性脲醛树脂，按质量份数计，该改性脲醛树脂的原料组成包括：浓度为50％的甲醛溶液80‑85份，尿素70‑85份，大豆蛋白降解液5‑10份，有机蒙脱土3‑5份和pH调节剂。本发明采用大豆蛋白降解液和有机蒙脱土对脲醛树脂进行分段改性，将制成的改性脲醛树脂加入到刨花板表层中，获得的刨花板的甲醛释放量等级为E0级，表面胶合强度达0.94MPa，静曲强度达22.4MPa，内结合强度达0.62MPa，力学性能优异；24h吸水厚度膨胀率仅为7.6％，耐水性能优异；各原料成本低廉，大大地降低了刨花板的制备成本。

Description

耐水性刨花板及其制备工艺
技术领域
本发明属于刨花板制作技术领域，具体涉及一种耐水性刨花板及其制备工艺。
背景技术
脲醛(UF)树脂胶黏剂是一种热固性高分子胶粘剂，由于其工艺简单，原料廉价，粘接强度高，无色透明等优点，被广泛应用于胶合板、刨花板、中密度纤维板、人造板材的生产及室内装修等行业。
不过目前，将UF树脂应用于刨花板中尚存在以下问题：生产过程难以稳定控制；板材的质量指标不稳定，尤其是防潮性能、吸水厚度膨胀率难以稳定控制，使得制成的刨花板只适合干燥的室内使用。
为解决刨花板防潮性能差的问题，授权公告号为CN105345913B的中国发明专利公开了一种刨花板用高耐水MUF树脂及其生产工艺和应用，按质量份数计，该刨花板用高耐水MUF树脂的生产工艺包括如下步骤：A、反应釜进甲醛，加碱调节pH值为8.0～9.0，加入80～90％三聚氰胺，升温至90℃，保温50-60min；B、降温至75～80℃，加碱调节pH值为7.0～7.5，投入60～70％尿素和聚氨酯增稠剂CP-820，保温10～20min；C、控制温度75～78℃，开始脱水，脱水量12～15％；D、脱水结束后，加碱调节pH值为7.5～8.0，温度控制在65～70℃，投入剩余30～40％尿素和剩余10～20％三聚氰胺，65～68℃保温10～20min；E、加碱调节pH值为8.0～9.0，降温至40～45℃出料。
其中，原料组成包括：37％甲醛100份；尿素55～65份；三聚氰胺40～60份；聚氨酯增稠剂CP-8203～5份；尿素分两次投料，步骤B投料占60～70％，步骤D二次投料占30～40％；三聚氰胺分两次投料，步骤A投料占80～90％，步骤D二次投料占10～20％。
该刨花板通过在原料中添加大量的三聚氰胺来对脲醛树脂进行改性，这使得该刨花板的生产成本较高，不利于广泛应用。
又如公开号为CN 108908638A的中国发明专利申请公开了一种耐水型刨花板的制备方法，该制备方法包括：(1)按重量份数计，将20～30份粗刨花，10～20份海泡石，30～50份水，3～5份沼液，3～5份葡萄糖溶液混合发酵，过滤，洗涤，干燥至含水率为5～8％，得预处理粗刨花；(2)将预处理粗刨花与正硅酸乙酯按质量比1：10～1：20搅拌混合，过滤，得改性刨花；(3)按重量份数计，将20～30份酚醛树脂，20～30份环氧树脂，5～8份固化剂，8～10低熔点合金，8～10份改性添加剂，8～10份碳酸氢钠，5～8份过氧化钠，5～8份纳米金属粉，搅拌混合，得混合胶黏剂；(4)将改性刨花与混合胶黏剂按质量比1：3～1：5搅拌混合，热压成型，干燥，得耐水型刨花板。
该制备方法采用发酵工艺对木刨花作预处理，不仅工艺复杂，而且发酵会破坏木刨花结构，降低刨花的自身强度，导致需要额外添加其他的组分来提高体系的力学性能。
发明内容
本申请的发明目的是提供一种制作成本低、力学强度高、甲醛释放量少的耐水性刨花板及其制备工艺，
为实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：
一种耐水性刨花板，包括芯层和处于芯层两侧的表层，所述的表层中含有改性脲醛树脂，按质量份数计，该改性脲醛树脂的原料组成包括：浓度为50％的甲醛溶液80-85份，尿素70-85份，大豆蛋白降解液5-10份，有机蒙脱土3-5份和pH调节剂。
本发明采用大豆蛋白降解液和有机蒙脱土对甲醛和尿素形成的脲醛树脂进行分段改性，其中，大豆蛋白经降解后能够暴露大量的活性基团，利用大豆蛋白降解液进行改性能够提高体系中桥醚键的比例，降低游离甲醛的释放量；之后利用有机蒙脱土对脲醛树脂进行插层改性，纳米有机蒙脱土的表面效应和小尺寸效应使粒子表面的配位严重不足，活性极高，易与脲醛树脂中的活性基团起键合作用，提高了脲醛树脂的内聚力，同时能与木材表面的羟基发生交联反应，因而能够大幅度地提高胶合强度。
最终制成的改性脲醛树脂不仅甲醛游离度低，而且具有优异的耐水性能；将这种改性脲醛树脂加入到刨花板表层中，获得的刨花板(12mm)的甲醛释放量等级为E0级，表面胶合强度达0.94MPa，静曲强度达22.4MPa，内结合强度达0.62MPa，力学性能优异；2h吸水厚度膨胀率合格，24h吸水厚度膨胀率仅为7.6％，耐水性能优异；并且各原料易于购买，成本低廉，大大地降低了刨花板的制备成本。
在上述的耐水性刨花板中，按质量份数计，所述的表层的原料组成包括：粗刨花100份，改性脲醛树脂10-15份，石蜡乳液0.3-0.5份，氯化铵0.05-0.07份。石蜡乳液能够进一步提高刨花板的防水性，而氯化铵作为胶黏剂固化剂，能够缩短刨花板的固化时间。
在上述的耐水性刨花板中，按质量份数计，所述的芯层的原料组成包括：细刨花100份，脲醛树脂6-10份，石蜡乳液0.2-0.3份，氯化铵0.1-0.15份。
由于芯层不与外界接触，因此芯层中仅添加了普通的脲醛树脂，以降低刨花板的制作成本。
本发明还提供了一种改性脲醛树脂，按质量份数计，该改性脲醛树脂的原料组成包括：浓度为50％的甲醛溶液80-85份，尿素70-85份，大豆蛋白降解液5-10份，有机蒙脱土3-5份和pH调节剂。
本发明还提供了上述改性脲醛树脂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)在常温下，向反应釜中加入50％的高浓度甲醛80-85份、尿素35-40份和大豆蛋白降解液5-10份，利用pH调节剂将pH调至8.2-8.5，加热升温至65-70℃，恒温反应40min；
(2)继续向反应釜中加入尿素15-20份和有机蒙脱土3-5份，加热升温至90℃，利用pH调节剂将pH调至5-5.3，反应20min；
(3)继续向反应釜中加入尿素20-25份，将温度降至50-60℃，反应30min；
(4)冷却出料，获得所述的改性脲醛树脂。
在上述改性脲醛树脂的制备方法的步骤(1)中，所述的大豆蛋白降解液由以下方法获得：
先将100份浓度为9％的氢氧化钠水溶液加热升温至90℃，然后加入60-80份大豆蛋白粉，继续在90℃下反应3-4h，冷却后得到所述的大豆蛋白降解液。
在上述改性脲醛树脂的制备方法的步骤(2)中，所述的有机蒙脱土由以下方法获得：
取适量的氨基硅烷偶联剂溶于足量的乙醇溶液中，得混合溶液；向该混合溶液中加入20份MMT，搅拌12h后静置24h，于500r/min下离心5-10min，真空抽滤、清洗后烘干，粉碎研磨至600目，即获得所述的有机蒙脱土。
本发明所述的耐水性刨花板的制备工艺包括以下步骤：
(A)根据上述的制备方法制备改性脲醛树脂；
(B)按预设的质量份数，将脲醛树脂和细刨花置于搅拌机中搅拌，在搅拌过程中快速滴加石蜡乳液和氯化铵，获得芯层浆料；
(C)按预设的质量份数，将改性脲醛树脂和粗刨花置于搅拌机中搅拌，在搅拌过程中快速滴加石蜡乳液和氯化铵，获得表层浆料；
(D)按“表层浆料-芯层浆料-表层浆料”的顺序作三层铺装，经冷压成型、热压固化和养护后，获得所述的耐水性刨花板。
在上述耐水性刨花板的制备工艺的步骤(D)中，所述的冷压成型的冷压压力为0.8-1.0MPa，冷压时间为2-3h；
所述的热压固化的热压温度为105-120℃，热压压力为2.0-2.5MPa，热压时间为15-20min；
所述的养护在温度为20-24℃、湿度为65-75％的环境下进行。
本发明还提供了所述的耐水性刨花板在制作饰面刨花板中的应用。
本发明还提供了一种饰面刨花板，该饰面刨花板包括刨花板和贴覆在刨花板表面的饰面层，所述的刨花板即为本发明所述的耐水性刨花板。
上述的饰面刨花板可以采用传统的“刨花板+科技木+三聚氰胺纸”结构，也可以借鉴木工板的结构，采用“刨花板+木单板+科技木+三聚氰胺纸”的结构，这种结构在降低刨花板的厚度的同时，能够增强饰面刨花板的力学性能，还能减少饰面刨花板制作过程中胶水的使用量。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明采用大豆蛋白降解液和有机蒙脱土对甲醛和尿素形成的脲醛树脂进行分段改性，制成的改性脲醛树脂不仅甲醛游离度低，而且具有优异的耐水性能；将这种改性脲醛树脂加入到刨花板表层中，获得的刨花板(12mm)的甲醛释放量等级为E0级，表面胶合强度达0.94MPa，静曲强度达22.4MPa，内结合强度达0.62MPa，力学性能优异；2h吸水厚度膨胀率合格，24h吸水厚度膨胀率仅为7.6％，耐水性能优异；并且各原料易于购买，成本低廉，大大地降低了刨花板的制备成本。
具体实施方式
下面列举具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。
实施例1
本实施例一种改性脲醛树脂，其制备方法包括以下步骤：
(1)在常温下，向反应釜中加入50％的高浓度甲醛80份、尿素35份和大豆蛋白降解液5份，利用pH调节剂将pH调至8.2，加热升温至65℃，恒温反应40min；
其中，大豆蛋白降解液由以下方法获得：先将100份浓度为9％的氢氧化钠水溶液加热升温至90℃，然后加入60份大豆蛋白粉，继续在90℃下反应3h，冷却后得到大豆蛋白降解液；
(2)继续向反应釜中加入尿素15份和有机蒙脱土3份，加热升温至90℃，利用pH调节剂将pH调至5，反应20min；
其中，有机蒙脱土由以下方法获得：取适量的氨基硅烷偶联剂溶于足量的乙醇溶液中，得混合溶液；向该混合溶液中加入20份MMT，搅拌12h后静置24h，于500r/min下离心5min，真空抽滤、清洗后烘干，粉碎研磨至600目，即获得有机蒙脱土；
(3)继续向反应釜中加入尿素20份，将温度降至50℃，反应30min；
(4)冷却出料，获得本实施例的改性脲醛树脂。
实施例2
本实施例一种改性脲醛树脂，其制备方法包括以下步骤：
(1)在常温下，向反应釜中加入50％的高浓度甲醛85份、尿素40份和大豆蛋白降解液10份，利用pH调节剂将pH调至8.5，加热升温至70℃，恒温反应40min；
其中，大豆蛋白降解液由以下方法获得：先将100份浓度为9％的氢氧化钠水溶液加热升温至90℃，然后加入80份大豆蛋白粉，继续在90℃下反应4h，冷却后得到大豆蛋白降解液；
(2)继续向反应釜中加入尿素20份和有机蒙脱土5份，加热升温至90℃，利用pH调节剂将pH调至5.3，反应20min；
其中，有机蒙脱土由以下方法获得：取适量的氨基硅烷偶联剂溶于足量的乙醇溶液中，得混合溶液；向该混合溶液中加入20份蒙脱土，搅拌12h后静置24h，于500r/min下离心10min，真空抽滤、清洗后烘干，粉碎研磨至600目，即获得有机蒙脱土；
(3)继续向反应釜中加入尿素25份，将温度降至60℃，反应30min；
(4)冷却出料，获得本实施例的改性脲醛树脂。
对比例1本实施例一种普通脲醛树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)在常温下，向反应釜中加入50％的高浓度甲醛85份和尿素40份，加入适量85％磷酸调节pH值为8.5，加热升温至70℃，恒温反应40min；
(2)继续向反应釜中加入尿素20份，加热升温至90℃，加入磷酸调节ph值5.3，反应20min；
(3)继续向反应釜中加入尿素25份，将温度降至60℃，反应30min；
(4)冷却出料，获得本对比例的普通脲醛树脂。
实施例3
本实施例一种耐水性刨花板，包括芯层和处于芯层两侧的表层，其中，按质量份数计，表层的原料组成包括：粗刨花100份，改性脲醛树脂12份，石蜡乳液0.4份，氯化铵0.06份；
芯层的原料组成包括：细刨花100份，普通脲醛树脂10份，石蜡乳液0.25份，氯化铵0.12份。
其制备方法包括以下步骤：
(A)将木材加工剩余物风干晾晒至含水率为14-25％，通过碎料机与刨片机刨片(长30～120mm，宽5～20mm，厚0.20～0.80mm)，刨片通过机械筛选，粗刨花(长度大于60mm)作为芯层原料，80％细刨花(长度小于60mm)与20％锯末作为表层原料，烘至含水率为4％-8％，备用；
(B)按预设的质量份数，将对比例1制备的普通脲醛树脂和细刨花置于搅拌机中搅拌，在搅拌过程中快速滴加石蜡乳液和氯化铵，获得芯层浆料；
(C)按预设的质量份数，将实施例1制备的改性脲醛树脂和粗刨花置于搅拌机中搅拌，在搅拌过程中快速滴加石蜡乳液和氯化铵，获得表层浆料；
(D)按“表层浆料-芯层浆料-表层浆料”的顺序作三层铺装，经冷压成型、热压固化和养护后，获得本实施例的耐水性刨花板。
其中，冷压成型的冷压压力为0.8MPa，冷压时间为3h；
热压固化的热压温度为105℃，热压压力为2.5MPa，热压时间为15min；
养护在温度为20-24℃、湿度为65-75％的环境下进行。
实施例4
本实施例一种耐水性刨花板，包括芯层和处于芯层两侧的表层，其中，按质量份数计，表层的原料组成包括：粗刨花100份，实施例2的改性脲醛树脂12份，石蜡乳液0.4份，氯化铵0.06份；
芯层的原料组成包括：细刨花100份，对比例1的普通脲醛树脂10份，石蜡乳液0.25份，氯化铵0.12份。
其制备方法与实施例3相同。
实施例5
本实施例一种饰面刨花板，其制备方法包括以下步骤：
(Ⅰ)将实施例3制得的18mm耐水性刨花板基材双面的脲醛树脂涂胶，施胶量为270g/m2；
(Ⅱ)在涂胶后的耐水性刨花板基材表面贴上50丝科技木，进行先冷压(压力0.8MPa，时间4min)后热压成型(时间4.5min，温度110℃，压力1.0MPa)；
(Ⅲ)将三聚氰胺浸渍纸平铺在科技木表面，热压成型(温度120℃，压力1.0MPa，时间7min)，待机械冷却至80℃后卸下，即获得本实施例的饰面刨花板。
实施例6
本实施例一种饰面刨花板，其制备方法包括以下步骤：
(Ⅰ)将实施例4制得的12mm耐水性刨花板基材过涂胶机，上下表面过脲醛树脂胶，施胶量为270g/m2；
(Ⅱ)在涂胶后的耐水性刨花板基材表面贴上已砂光的杨木单板(厚度3mm)，再次过胶，施胶量仍为270g/m2；
(Ⅲ)在涂胶后的杨木单板表面贴上50丝科技木，进行先冷压(压力0.8MPa，时间4min)后热压成型(时间4.5min，温度110℃，压力1.2MPa)；
(Ⅳ)将三聚氰胺浸渍纸平铺在科技木表面，热压成型(温度120℃，压力1.0MPa，时间7min)，待机械冷却至80℃后卸下，即获得本实施例的饰面刨花板。
取实施例5和实施例6制备的饰面刨花板，按照GB/T 15104-2006《装饰单板贴面人造板》与GB-T 4897-2015《刨花板》进行检测，检测数据分别如表1和表2所示。
表1
表面胶合强度 表面耐冷热循环 浸渍剥离试验 甲醛释放量
实施例5 0.82MPa 无破裂 合格 E0
实施例6 0.94MPa 无破裂 合格 E0
表2
静曲强度 内结合强度 2h吸水厚度膨胀率 24h吸水厚度膨胀率
实施例5 14.4MPa 0.62MPa 合格 10.4％
实施例6 22.4MPa 0.61MPa 合格 7.6％

Claims (10)

1.一种耐水性刨花板，包括芯层和处于芯层两侧的表层，其特征在于，所述的表层中含有改性脲醛树脂，按质量份数计，该改性脲醛树脂的原料组成包括：浓度为50％的甲醛溶液80-85份，尿素70-85份，大豆蛋白降解液5-10份，有机蒙脱土3-5份和pH调节剂。
2.如权利要求1所述的耐水性刨花板，其特征在于，按质量份数计，所述的表层的原料组成包括：粗刨花100份，改性脲醛树脂10-15份，石蜡乳液0.3-0.5份，氯化铵0.05-0.07份。
3.如权利要求1所述的耐水性刨花板，其特征在于，按质量份数计，所述的芯层的原料组成包括：细刨花100份，脲醛树脂6-10份，石蜡乳液0.2-0.3份，氯化铵0.1-0.15份。
4.一种改性脲醛树脂，其特征在于，按质量份数计，原料组成包括：浓度为50％的甲醛溶液80-85份，尿素70-85份，大豆蛋白降解液5-10份，有机蒙脱土3-5份和pH调节剂。
5.如权利要求4所述的改性脲醛树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在常温下，向反应釜中加入50％的高浓度甲醛80-85份、尿素35-40份和大豆蛋白降解液5-10份，利用pH调节剂将pH调至8.2-8.5，加热升温至65-70℃，恒温反应40min；
(2)继续向反应釜中加入尿素15-20份和有机蒙脱土3-5份，加热升温至90℃，利用pH调节剂将pH调至5-5.3，反应20min；
(3)继续向反应釜中加入尿素20-25份，将温度降至50-60℃，反应30min；
(4)冷却出料，获得所述的改性脲醛树脂。
6.如权利要求5所述的改性脲醛树脂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的大豆蛋白降解液由以下方法获得：
先将100份浓度为9％的氢氧化钠水溶液加热升温至90℃，然后加入60-80份大豆蛋白粉，继续在90℃下反应3-4h，冷却后得到所述的大豆蛋白降解液。
7.如权利要求5所述的改性脲醛树脂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的有机蒙脱土由以下方法获得：
取适量的氨基硅烷偶联剂溶于足量的乙醇溶液中，得混合溶液；向该混合溶液中加入20份MMT，搅拌12h后静置24h，于500r/min下离心5-10min，真空抽滤、清洗后烘干，粉碎研磨至600目，即获得所述的有机蒙脱土。
8.如权利要求1-3中任意一项所述的耐水性刨花板的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(A)根据权利要求5-7中任意一项所述的制备方法制备改性脲醛树脂；
(B)按预设的质量份数，将脲醛树脂和细刨花置于搅拌机中搅拌，在搅拌过程中快速滴加石蜡乳液和氯化铵，获得芯层浆料；
(C)按预设的质量份数，将改性脲醛树脂和粗刨花置于搅拌机中搅拌，在搅拌过程中快速滴加石蜡乳液和氯化铵，获得表层浆料；
(D)按“表层浆料-芯层浆料-表层浆料”的顺序作三层铺装，经冷压成型、热压固化和养护后，获得所述的耐水性刨花板。
9.如权利要求8所述的耐水性刨花板的制备工艺，其特征在于，步骤(D)中，所述的冷压成型的冷压压力为0.8-1.0MPa，冷压时间为2-3h；
所述的热压固化的热压温度为105-120℃，热压压力为2.0-2.5MPa，热压时间为15-20min；
所述的养护在温度为20-24℃、湿度为65-75％的环境下进行。
10.一种饰面刨花板，包括刨花板和贴覆在刨花板表面的饰面层，其特征在于，所述的刨花板为如权利要求1-3中任意一项所述的耐水性刨花板。
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