CN111558971A - 一种环保胶合板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及胶合板领域，具体涉及到一种环保胶合板及其制作方法。一种环保胶合板，是由经过防腐处理木质单板胶合而成；所述木质单板之间采用改性防腐大豆胶进行胶合。本发明制造的胶合板在具备较高粘合强度、较低甲醛释放量的同时，还具有防霉、防腐、防虫功能。

Description

一种环保胶合板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种胶合板制造领域，特别涉及到一种环保胶合板的制备方法。
背景技术
胶合板由于保留了木材天然的纹理和质地，加工方便、价格适中，是人造板中最早开发且长盛不衰的产品。2018年我国人造板(包括胶合板、刨花板和纤维板)的产量高达2.99亿m3，其中：胶合板年产量1.79亿m3占人造板总产量59.87％，在胶合板行业中的胶黏剂年使用量高达1 800万t。目前，我国木材胶粘剂以“三醛胶”(脲醛树脂胶、酚醛树脂胶、三聚氰胺甲醛树脂胶)为主。三醛胶具有成本低、粘接强度大、固化速度快、与水的混合性能好、高浓度下粘度低、制造工艺简单等优点。但三醛胶的大规模使用，消耗日渐匮乏的石油资源，在三醛胶的使用中持续释放甲醛到空气中。已有资料表明，在常温下三醛胶中的甲醛释放周期长达十几年，人体长期暴露于甲醛超标的空气中具有致癌的风险。因此选择环保、健康无害的木材胶粘剂是人们的迫切需要，近年来选用可再生的生物质材料开发新型环保胶越来越受到人们的关注。
蛋白胶粘剂，尤以植物蛋白胶粘剂的大豆蛋白胶粘剂为例，因具有可替代化石资源，来源丰富，价格低廉，安全环保的优点，显示出了较大的发展潜力。但使用大豆蛋白制作人造板用胶粘剂也具有局限性，其粘接强度和耐水性相对较差，特别是使用大豆胶粘剂后的人造板虽然没有了可作为高效杀毒灭菌杀毒的甲醛的存在，但也导致了人造板抗微生物能力普遍降低，囊虫、白蚁等害虫蛀蚀木板的情况频频发生，严重阻碍了大豆蛋白基木材胶粘剂的推广。因此，在提高大豆蛋白基木材胶粘剂的耐水性、粘结强度的同时，有效提高大豆胶粘剂储运期及制得人造板防腐抗菌性，满足木材工业应用的需求，成为当前大豆蛋白基木材胶粘剂开发的重要一步。
发明内容
本发明正是针对以上的技术问题，提供一种用天然防腐剂柠檬酸铜、壳聚糖、对羟基苯甲酸丁酯做复式防腐剂制备耐腐朽无醛的环保胶合板的方法，该方法生产成本相对低廉、无毒、耐腐蚀，能有效的提高大豆蛋白胶粘剂生产的胶合板的耐腐性能，并且改性大豆蛋白胶粘剂能在常温和空气氛围的条件下反应制得，操作过程简单，耗费原料中少，并且保质期达6个月以上，能有效解决大豆蛋白胶粘剂在生产使用过程中的储运期问题。
为实现本发明的目的，本发明生产防腐无醛胶合板所采用的技术方法是：通过对单板进行防腐预处理，并施加防腐胶粘剂制成的胶合板：其主要生产步骤包括单板裁剪、单板防腐预处理、防腐单板干燥、涂胶、预压、热压。
生产的关键是保证胶合板主要物理性能的前提下，使用对环境友好的防腐剂对单板进行防腐处理尽量提高胶合板的防腐性能，并降低成本。
防腐无醛胶合板的生产过程如下：
1)将柠檬酸铜、壳聚糖、对羟基苯甲酸丁酯的组合物溶入适量的水中，形成溶液，利用满细胞法将复式防腐剂充满单板细胞腔中，取出单板，干燥至含水率为7％-12％；
2)将制备好的改性大豆蛋白胶粘剂均匀施胶在单板上，改性大豆蛋白胶粘剂的固含量/单板表面积＝100-150g/m2，然后按照相邻两个木质单板层木质纹理方向相互垂直的方式进行组坯；
3)对组坯好的板材进行预压，单位压力0.5-0.8MPa；
4)将施胶后的胶合板进行热压，热压时间5-10分钟，温度120-160℃，压力1-3MPa；
5)对上下表面进行饰面处理，同时对边角位置裁边并通过后续养生、砂光得到环保胶合板。
为了进一步提高胶合板的防腐性能，对单板进行涂胶所用的胶粘剂为防腐大豆蛋白胶粘剂。
所述防腐大豆蛋白胶粘剂的具体制作过程为：
1)在水中加入大豆分离蛋白，控制温度50-70℃，快速搅拌5-15分钟至均匀；
2)继续搅拌，首先依次加入2-3份过硫酸盐及十二烷基苯磺酸钠，随后将碱和水配成质量分数为10％的溶液后逐滴加入，调节使pH＝9-11，搅拌60-90分钟，控制温度50-70℃；
3)加入尿素，持续快速搅拌110-160分钟后，控制温度50-70℃；
4)最后向溶液体系内加入复式防腐剂和填料，搅拌20-30分钟得到成品。
作为优选，所述过硫酸盐为过硫酸钠或过硫酸钾中的一种。
作为优选，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钾。
作为优选，所述填料为面粉、滑石粉、高岭土、蒙脱土、凹凸棒土、蛭石粉中的一种或两种以上的混合物。
本发明的积极效果体现在：
(一)本发明以大豆分离蛋白作为主料，通过预处理和改性处理增强大豆蛋白的粘接性能，并通过辅料的配合使用制得胶合板加工用胶粘剂；所制胶粘剂在常温下即可制备，操作简单，所需原料种类少；胶粘剂制成后使用环保性强，在使用过程中无甲醛释放；并且胶粘性能优异，能实现胶合板板材之间的牢固胶合，固化后不会产生缝隙甚至裂纹；同时耐水性能好，避免胶合板在潮湿环境下出现胶粘剂软化、胶合强度减弱的问题，从而保证胶合板的胶合质量。
(二)本发明防腐效果得到有效提高、储运期更长，达6个月以上，可有效满足工业生产对粘胶剂储运期的要求。
(三)本发明所选复式防腐剂均为天然防腐剂，来源丰富，价格低廉，环境友好，在增强大豆蛋白胶粘剂耐腐蚀效果的同时，有效控制了胶粘剂生产成本的增加。
(四)本发明同时对大豆蛋白胶粘剂和单板进行防腐处理，使得该胶合板能够在多种不同环境中使用，保持胶合板的使用性能和结构稳定。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术特点，下面结合具体的实施例对本发明做进一步地说明。需要说明的是，实施例并不是对本发明保护范围的限制。
实施例1
本实施例中改性大豆胶层按质量份数包括以下原料：
Figure BDA0002446545150000051
1)在水中加入大豆分离蛋白，控制温度70℃，快速搅拌15分钟至均匀；
2)继续搅拌，首先依次加入2份过硫酸钠及十二烷基苯磺酸钠，随后逐滴加入配置好质量分数为10％的氢氧化钠，调节pH＝10，搅拌90分钟，控制温度70℃；
3)加入尿素，控制温度70℃，持续快速搅拌140分钟；
4)最后向溶液体系内加入复式防腐剂和填料，搅拌20分钟得到成品。
b.防腐无醛胶合板的制备：
1)将柠檬酸铜、壳聚糖、对羟基苯甲酸丁酯的组合物溶入适量的水中，形成溶液，利用满细胞法将复式防腐剂充满单板细胞腔中，取出单板，干燥至含水率为9％；
2)将制备好的改性大豆蛋白胶粘剂均匀施胶在单板上，改性大豆蛋白胶粘剂的固含量/单板表面积＝120g/m2，然后按照相邻两个木质单板层木质纹理方向相互垂直的方式进行组坯；
3)对组坯好的板材进行预压，单位压力0.6MPa；
4)将施胶后的胶合板进行热压，热压时间8分钟，温度140℃，压力1.5MPa；
5)对上下表面进行饰面处理，同时对边角位置裁边并通过后续养生、砂光得到环保胶合板。
实施例2
(1)本实施例中改性大豆胶层按质量份数包括以下原料：
Figure BDA0002446545150000061
Figure BDA0002446545150000071
1)在水中加入大豆分离蛋白，控制温度50℃，快速搅拌15分钟至均匀；
2)继续搅拌，首先依次加入2份过硫酸钠及十二烷基苯磺酸钠，随后逐滴加入配置好质量分数为10％的氢氧化钠，调节pH＝10，搅拌90分钟，控制温度70℃；
3)加入尿素，控制温度70℃，持续快速搅拌110分钟；
4)最后向溶液体系内加入复式防腐剂和填料，搅拌30分钟得到成品。
b.防腐无醛胶合板的制备：
1)将柠檬酸铜、壳聚糖、对羟基苯甲酸丁酯的组合物溶入适量的水中，形成溶液，利用满细胞法将复式防腐剂充满单板细胞腔中，取出单板，干燥至含水率为9％；
2)将制备好的改性大豆蛋白胶粘剂均匀施胶在单板上，改性大豆蛋白胶粘剂的固含量/单板表面积＝120g/m2，然后按照相邻两个木质单板层木质纹理方向相互垂直的方式进行组坯；
3)对组坯好的板材进行预压，单位压力0.6MPa；
4)将施胶后的胶合板进行热压，热压时间8分钟，温度140℃，压力1.5MPa；
5)对上下表面进行饰面处理，同时对边角位置裁边并通过后续养生、砂光得到环保胶合板。
实施例3
(1)本实施例中改性大豆胶层按质量份数包括以下原料：
Figure BDA0002446545150000081
1)在水中加入大豆分离蛋白，控制温度70℃，快速搅拌15分钟至均匀；
2)继续搅拌，首先依次加入2份过硫酸钠及十二烷基苯磺酸钠，随后逐滴加入配置好质量分数为10％的氢氧化钠，调节pH＝10，搅拌90分钟，控制温度50℃；
3)加入尿素，控制温度70℃，持续快速搅拌140分钟；
4)最后向溶液体系内加入复式防腐剂和填料，搅拌30分钟得到成品。
b.防腐无醛胶合板的制备：
1)将柠檬酸铜、壳聚糖、对羟基苯甲酸丁酯的组合物溶入适量的水中，形成溶液，利用满细胞法将复式防腐剂充满单板细胞腔中，取出单板，干燥至含水率为9％；
2)将制备好的改性大豆蛋白胶粘剂均匀施胶在单板上，改性大豆蛋白胶粘剂的固含量/单板表面积＝120g/m2，然后按照相邻两个木质单板层木质纹理方向相互垂直的方式进行组坯；
3)对组坯好的板材进行预压，单位压力0.6MPa；
4)将施胶后的胶合板进行热压，热压时间8分钟，温度140℃，压力1.5MPa；
5)对上下表面进行饰面处理，同时对边角位置裁边并通过后续养生、砂光得到环保胶合板。
实施例4
本实施例中改性大豆胶层按质量份数包括以下原料：
Figure BDA0002446545150000091
1)在水中加入大豆分离蛋白，控制温度50-70℃，快速搅拌5-15分钟至均匀；
2)继续搅拌，首先依次加入3份过硫酸钠及十二烷基苯磺酸钠，随后逐滴加入配置好质量分数为10％的氢氧化钠并调节pH＝10，搅拌80分钟，控制温度70℃；
3)加入尿素，控制温度70℃，持续快速搅拌140分钟；
4)最后向溶液体系内加入复式防腐剂和填料，搅拌30分钟得到成品。
b.防腐无醛胶合板的制备：
1)将柠檬酸铜、壳聚糖、对羟基苯甲酸丁酯的组合物溶入适量的水中，形成溶液，利用满细胞法将复式防腐剂充满单板细胞腔中，取出单板，干燥至含水率为9％；
2)将制备好的改性大豆蛋白胶粘剂均匀施胶在单板上，改性大豆蛋白胶粘剂的固含量/单板表面积＝120g/m2，然后按照相邻两个木质单板层木质纹理方向相互垂直的方式进行组坯；
3)对组坯好的板材进行预压，单位压力0.6MPa；
4)将施胶后的胶合板进行热压，热压时间8分钟，温度140℃，压力1.5MPa；
5)对上下表面进行饰面处理，同时对边角位置裁边并通过后续养生、砂光得到环保胶合板。
实施例5
本实施例中改性大豆胶层按质量份数包括以下原料：
Figure BDA0002446545150000101
Figure BDA0002446545150000111
1)在水中加入大豆分离蛋白，控制温度70℃，快速搅拌5分钟至均匀；
2)继续搅拌，首先依次加入2份过硫酸钠及十二烷基苯磺酸钠，随后逐滴加入配置好质量分数为10％的氢氧化钠并调节pH＝10，搅拌60分钟，控制温度50℃；
3)加入尿素，控制温度70℃，持续快速搅拌110分钟；
4)最后向溶液体系内加入复式防腐剂和填料，搅拌20分钟得到成品。
b.防腐无醛胶合板的制备：
1)将柠檬酸铜、壳聚糖、对羟基苯甲酸丁酯的组合物溶入适量的水中，形成溶液，利用满细胞法将复式防腐剂充满单板细胞腔中，取出单板，干燥至含水率为9％；
2)将制备好的改性大豆蛋白胶粘剂均匀施胶在单板上，改性大豆蛋白胶粘剂的固含量/单板表面积＝120g/m2，然后按照相邻两个木质单板层木质纹理方向相互垂直的方式进行组坯；
3)对组坯好的板材进行预压，单位压力0.6MPa；
4)将施胶后的胶合板进行热压，热压时间8分钟，温度140℃，压力1.5MPa；
5)对上下表面进行饰面处理，同时对边角位置裁边并通过后续养生、砂光得到环保胶合板。
实施例6
本实施例中改性大豆胶层按质量份数包括以下原料：
Figure BDA0002446545150000121
1)在水中加入大豆分离蛋白，控制温度70℃，快速搅拌10分钟至均匀；
2)继续搅拌，首先依次加入2份过硫酸钠及十二烷基苯磺酸钠，随后逐滴加入配置好质量分数为10％的氢氧化钠并调节pH＝10，搅拌70分钟，控制温度70℃；
3)加入尿素，控制温度70℃，持续快速搅拌140分钟，
4)最后向溶液体系内加入复式防腐剂和填料，搅拌30分钟得到成品。
b.防腐无醛胶合板的制备：
1)将柠檬酸铜、壳聚糖、对羟基苯甲酸丁酯的组合物溶入适量的水中，形成溶液，利用满细胞法将复式防腐剂充满单板细胞腔中，取出单板，干燥至含水率为9％；
2)将制备好的改性大豆蛋白胶粘剂均匀施胶在单板上，改性大豆蛋白胶粘剂的固含量/单板表面积＝120g/m2，然后按照相邻两个木质单板层木质纹理方向相互垂直的方式进行组坯；
3)对组坯好的板材进行预压，单位压力1.2MPa；
4)将施胶后的胶合板进行热压，热压时间8分钟，温度140℃，压力1.5MPa；
5)对上下表面进行饰面处理，同时对边角位置裁边并通过后续养生、砂光得到环保胶合板。
实施例7
本实施例中改性大豆胶层按质量份数包括以下原料：
Figure BDA0002446545150000131
Figure BDA0002446545150000141
1)在水中加入大豆分离蛋白，控制温度70℃，快速搅拌15分钟至均匀；
2)继续搅拌，首先依次加入2份过硫酸钾及十二烷基苯磺酸钠，随后逐滴加入配置好质量分数为10％的氢氧化钠并调节pH＝10，搅拌90分钟，控制温度70℃；
3)加入尿素，控制温度70℃，持续快速搅拌140分钟；
4)最后向溶液体系内加入复式防腐剂和填料，搅拌30分钟得到成品。
b.防腐无醛胶合板的制备：
1)将柠檬酸铜、壳聚糖、对羟基苯甲酸丁酯的组合物溶入适量的水中，形成溶液，利用满细胞法将复式防腐剂充满单板细胞腔中，取出单板，干燥至含水率为9％；
2)将制备好的改性大豆蛋白胶粘剂均匀施胶在单板上，改性大豆蛋白胶粘剂的固含量/单板表面积＝120g/m2，然后按照相邻两个木质单板层木质纹理方向相互垂直的方式进行组坯；
3)对组坯好的板材进行预压，单位压力1.2MPa；
4)将施胶后的胶合板进行热压，热压时间8分钟，温度140℃，压力2.5MPa；
5)对上下表面进行饰面处理，同时对边角位置裁边并通过后续养生、砂光得到环保胶合板。
为了验证本发明所述胶粘剂的性能，发明人进一步展开了一系列试验，篇幅有限，此处尽力写出最具代表里的数据。
本试验例分别采用本发明实施例1-7和对照例1-2的产品制造三层300×300mm其中：
对照例1：与本发明实施例3相比，区别点在于本实施例单板不加入防腐剂；
对照例2：与本发明实施例3相比，区别点在于本实施例所制大豆蛋白胶粘剂中不加入防腐剂；
将以上的7个实施例和2个对照例中制得的防腐胶合板进行60天野外耐腐实验以及抗白蚁实验，相较于对照例，实施例中防腐胶合板都表现出了较好的耐腐性能和抗白蚁性能，胶合板的使用寿命得到了延长，经过防腐处理，胶合板的防腐性能大大提高。
按照GB/T 17657-2013人造板及饰面人造板理化性能试验方法当中的要求对制备的胶合板测试其干胶合强度、湿胶合强度、甲醛释放量等性能指标。检测结果见表1。
表1胶合板游离甲醛及胶合板性能检测
Figure BDA0002446545150000151
Figure BDA0002446545150000161
以上所述的仅是本发明的优选实施方法，应当指出，优选方法并非对本发明任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体或者改型均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种环保胶合板，其特征在于：由经过防腐处理后的木质单板按纹理相互垂直方向胶合而成；所述木质单板之间亦采用改性大豆胶进行胶合，
所述改性防腐大豆胶层按质量份数包括以下原料：
Figure FDA0002446545140000011
2.根据权利要求1所述的一种环保胶合板，其特征在于：所述改性大豆胶按质量份数包括以下原料：
Figure FDA0002446545140000012
3.根据权利要求1或2所述的一种环保胶合板，其特征在于：它还包括质量分为2-3份过硫酸盐。
4.根据权利要求1或2所述的一种环保胶合板，其特征在于：所述复式防腐剂为柠檬酸铜、壳聚糖、对羟基苯甲酸丁酯的组合物，摩尔配比为1：(0.5-2)：(0.5-2)。
5.一种如权利要求3或4所述的一种环保胶合板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.改性大豆胶粘剂的制备：
1)在水中加入大豆分离蛋白，控制温度50-70℃，快速搅拌5-15分钟至均匀；
2)继续保持搅拌，首先依次过硫酸盐以及十二烷基苯磺酸钠，随后将碱和水配成溶液后逐滴加入，调节使pH＝9-11，搅拌60-90分钟，控制温度50-70℃；
3)加入尿素，持续快速搅拌110-160分钟后，控制温度50-70℃；
4)最后向溶液体系内加入复式防腐剂和填料，搅拌20-30分钟得到成品。
b.防腐无醛胶合板的制备：
1)将柠檬酸铜、壳聚糖、对羟基苯甲酸丁酯的组合物溶入适量的水中，形成溶液，利用满细胞法将复式防腐剂充满单板细胞腔中，取出单板，干燥至含水率为7％-12％；
2)将a步骤中制备好的改性大豆蛋白胶粘剂均匀施胶在单板上，改性大豆蛋白胶粘剂的固含量/单板表面积＝100-150g/m2，然后按照相邻两个木质单板层木质纹理方向相互垂直的方式进行组坯；
3)对组坯好的板材进行预压，单位压力0.5-0.8MPa；
4)将施胶后的胶合板进行热压后得到板坯。
5)对所得板坯上下表面进行饰面处理，同时对边角位置裁边并通过后续养生、砂光得到环保胶合板。
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