CN114539973A - 一种无醛胶合板用胶粘剂和制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无醛胶合板用胶粘剂和制备及其应用，涉及胶合板用胶粘剂的制备技术和应用领域，所用原料主要包括异氰酸酯、纤维素、云母粉、助剂、面粉、填料和水。本发明通过引入低粘纤维素、云母粉、二丙二醇丁醚等醇醚助剂协同作用，改善胶液的粘度，同时提高异氰酸酯胶粘剂的初粘性和开放时间。本发明所制备的胶粘剂无需加热溶解，室温条件下即可分散溶解，并且能够避免异氰酸酯胶粘剂普遍存在的热压粘板现象。采用本发明胶粘剂所制备的无醛胶合板胶合强度好，性能均匀稳定，可广泛应用于家具和家装等领域。

Description

一种无醛胶合板用胶粘剂和制备方法及其应用
技术领域
本发明属于胶合板领域，尤其是无醛胶合板领域，设计一种无醛胶合板用胶粘剂和制备方法及其应用。
背景技术
无醛胶合板胶粘剂，目前常见有豆胶、单宁胶和双组分聚氨酯胶粘剂。豆胶制备胶合板，一般用于制备Ⅱ类胶合板，豆胶胶液粘度大，几乎没有流动性，涂胶量大，在冷压过程中，存在溢胶的问题，影响板材性能，甚至影响后续贴面等工艺；单宁胶同样用于制备Ⅱ类胶合板，且存在一致命的缺陷，胶液初粘性差，开放时间仅为半小时，冷压后板坯几乎没有初粘性，严重影响甚至限制后续工艺。
无醛双组分聚氨酯胶粘剂的基本物理性能与脲胶相似，施工性能也相仿，所以制备无醛胶合板，无醛双组分胶粘剂的可操作性比较强。CN 102268232A提供了用聚乙烯醇混拼丙苯乳液的无醛胶粘剂方案，制备多层无醛实木复合地板，涂板后，随着板坯陈放时间的延长，水分挥发快，导致板坯冷压后初粘性差，且所用聚乙烯醇需高温溶解，混拼丙苯乳液耐水性差，所制备的胶合板只能满足Ⅱ类胶合板需求。CN 108822793A提及的大豆蛋白基无醛胶粘剂，胶液流动性差，影响施工效率，涂胶后，随板坯陈放时间延长，初粘性下降明显。CN 106336835 A提供一种多层板用的单组份无醛胶黏剂，用纤维素等增稠封端的异氰酸酯制成无醛胶，异氰酸酯添加量大，存在热压粘板的风险，影响生产效率和制板效果。
发明内容
本发明针对现有技术缺陷，提供了一种无醛胶合板用胶粘剂和制备方法，通过引入纤维素等改善胶液的粘度，尤其是低粘纤维素与云母粉、二丙二醇丁醚等醇醚助剂协同作用，能够同时提高异氰酸酯胶粘剂的初粘性和开放时间。本发明所制备的胶粘剂无需加热溶解，室温条件下即可分散溶解，并且能够避免异氰酸酯胶粘剂普遍存在的热压粘板现象。采用本发明胶粘剂所制备的无醛胶合板胶合强度好，性能均匀稳定，可广泛应用于家具和家装等领域。
为实现本发明目的，采用的技术方案如下：
本发明提供一种无醛胶合板用胶粘剂，基于胶粘剂的总质量，原料质量百分含量组成包括：
Figure BDA0002771845150000021
本发明中，所述无醛胶合板用胶粘剂的粘度为5000-100000mPa·s，优选10000-50000mPa·s。
本发明胶粘剂中，所述异氰酸酯选自芳香族二异氰酸酯及其衍生物中的一种或多种，优选多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或多种，最优选为粘度130mPa·s-400mPa·s(25℃)，NCO含量30-32wt％的多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或多种；
进一步地，所述异氰酸酯包括但不限于万华CW20、CW30、PM400和PM700等，优选CW20。
本发明胶粘剂中，所述纤维素为低粘纤维素，粘度<50000mPa·s，优选粘度<5000mPa·s，更优选粘度<800mPa·s；
进一步地，所述纤维素选自低粘度的羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟甲基丙基纤维素和羟甲基乙基纤维素等中的一种或多种，优选低粘度的羟甲基丙基纤维素；所述低粘度的羟甲基丙基纤维素，要求其甲氧基含量为16.5-30wt％，优选20-25wt％，羟丙氧基含量为4-32wt％，优选10-20wt％。
本发明胶粘剂中，所述云母粉为绢云母，优选径厚比大于80；
优选地，所述云母粉为粒度在100-325目范围中的一种或多种云母粉的混合物，优选200目云母粉与100-325目中的其他粒度云母粉的一种或多种的混合物，更优选200目、100目、325目云母粉的混合物，混合质量比为1：1-3：1-3。云母粉为一种层状结构的硅酸盐，主要由SiO2和Al2O3组成，结构由两层硅氧四面体夹着一层铝氧八面体构成的复式硅氧层，径厚比大。
本发明胶粘剂中，所述助剂为沸点200-300℃的醇醚类化合物中的一种或多种，更优选为沸点210-250℃的醇醚类化合物中的一种或多种；
进一步地，所述助剂为二丙二醇丁醚。
本发明胶粘剂中，所述面粉为常规工业面粉。
本发明胶粘剂中，所述填料选自碳酸钙、硫酸钡、滑石粉和钛白粉等中的一种或多种，优选碳酸钙。
本发明胶粘剂中，所述杀菌剂选自陶氏公司的KORDEX、BIT、MBIT、KATHON和CODEX中的一种或多种，优选KORDEX。
本发明胶粘剂中，所述的水为工艺水。
本发明还提供了一种上述无醛胶合板用胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：在室温条件下，将水、助剂和任选地杀菌剂混合，再添加纤维素，在1000-1500r/min转速条件下分散5-10min，分散均匀后，然后依次添加云母粉、面粉和填料混合均匀，再加入异氰酸酯混合均匀，得到所述无醛胶合板用胶粘剂。
本发明同时提供了上述无醛胶合板用胶粘剂的应用，可将其用于制备胶合板。
在本发明中，根据所述应用，提供一种制备胶合板的方法，步骤包括：将所述无醛胶合板用胶粘剂的胶液按照160-240g/m2的单面涂胶量，均匀的涂敷在单板表面，再经组坯，冷压，修补，热压，即得所述胶合板。
本发明制板方法中，所述单板包括杨木单板、松木单板、桉木单板和柞木单板等中的一种或者多种，优选桉木单板；所述单板水含量为3-20wt％，优选6-15wt％；
本发明制板方法中，所述涂胶方式为滚涂；所述涂胶机为四辊辊涂机，优选橡胶螺纹辊；
本发明制板方法中，所述组坯采用单板纵横交错的铺装方式；所述无醛胶合板为多层胶合板，优选3-13如3、5、7、8、9、11、13层；
本发明制板方法中，所述冷压温度为5-35℃，时间为30-90min；所述热压温度为110-130℃，热压因子为1.0-2.0min/mm。
本发明优选采用的低粘纤维素，具有较短的分子链，在低于50℃的施工环境下，分子链上的羟基与胶液内的-NCO基团发生预固化反应，在预固化反应完成前，由于分子链短，胶液交联密度低，整体胶液仍具有较好的流动性，开放时间可达2h以上。此外，由于本发明选用的羟丙基甲基纤维素等低粘纤维素含有大量羟基等极性键，在室温条件下，既能增稠胶液，又能与原料表面形成氢键等的相互作用，提高胶液的初粘性，确保板坯组坯陈放一段时间后，冷压不散坯。
同时，本发明还添加了层状结构的云母粉，均匀错乱的分布在胶液内，能有效的“锁住”水分，与沸点高、挥发性差的醇醚尤其是二丙二醇丁醚共同作用，能够减少涂板后胶液水分的挥发，进一步提高板坯陈放期间的初粘性，保证板坯闭口陈放2h内仍具有良好的初粘性。
并且由于高沸点醇醚尤其是二丙二醇丁醚与异氰酸酯还具有很好的相容性，有助于增强异氰酸酯、云母粉、低粘纤维素复配体系分布的均匀性和稳定性，提高无醛胶合板的机械性能，还能够较好的避免无醛聚氨酯胶粘剂，因异氰酸酯的添加，导致板坯热压粘板的现象。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
本发明在异氰酸酯胶粘剂中引入纤维素特别是低粘纤维素、云母粉、二丙二醇丁醚等醇醚助剂协同作用，提高了异氰酸酯胶粘剂的初粘性和开放时间，避免了异氰酸酯胶粘剂普遍存在的热压粘板现象。本发明制备的无醛胶合板用粘合剂具有很好的流动性好，有效改善了现有人造板制板工艺需要高温熬胶的问题，提高了胶液生产的安全性，制备的胶合板强度好，性能均匀稳定，可广泛应用于家具和家装等领域。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
一、本发明实施例及对比例主要原料来源
Figure BDA0002771845150000061
其它若未作特别说明均为普通市售原料，不限厂家。
二、本发明实施例及对比例产品性能测试方法
1.含水率：按照GB/T 17657-1999中含水率测定的规定进行；
2.胶合强度：按照GB/T 17657-1999中4.15.4.2之a)的规定进行；
3.浸渍剥离：按照GB/T 17657-1999中4.17.4.1之a)的规定进行；
4.静曲强度和弹性模量：按照GB/T 17657-1999中静曲强度和弹性模量测定的规定进行；
5.甲醛释放量：按照GB/T 17657-1999中甲醛释放量测定的规定进行；
6.流动性：参考GB/T 31113-2014方法六--小孔法，测试胶液的流动性。孔径分别为5mm、10mm、15mm、20mm、25mm和30mm。“±”表示5s内呈滴状流下；“+”表示5s内连续流下；“-”表示5s内不流动；
7.初粘性测试：将样条裁成15×5cm的结构单元，涂胶面积5×5cm，每组样品10个，控制单面涂胶量180-200g/m2，冷压(面压0.3-0.5MPa)30min后，直接测试样块的胶合强度；
8.热压粘板评价：目测，通过观察热压后，物料粘附热压板的面积，判定粘板性能的好坏。1级为不粘板；2级为粘板面积<5％以内；3级为粘板面积>5％。
实施例1
胶粘剂原料质量百分含量组成为：
Figure BDA0002771845150000071
其中绢云母粉粒度混合质量比为200目：100目：325目＝1：1：1。
在室温条件下，将纤维素HX-400在1500r/min搅拌的条件下，添加到工艺水、KODEX和二丙二醇丁醚的混合液中,搅拌10min，混合均匀以后，依次添加云母粉、面粉和滑石粉，充分混合均匀以后，将CW20添加到混合液中，搅拌5min，得到无醛胶合板用胶粘剂，胶液粘度23000CP。
将上述无醛胶合板用胶粘剂的胶液按照200g/m2的单面涂胶量，采用四辊辊涂机均匀的滚涂涂敷在桉木单板表面(单板水含量为12wt％)，采用单板纵横交错的铺装方式组坯9层，35℃冷压30min，修补，热压温度115℃，热压因子为1.5min/mm，得性能优异的胶合板。
20℃测试板坯的初粘性，RT条件下测试胶合板的含水率、胶合强度、静曲强度/弯曲弹性模量、浸渍剥离和甲醛释放量，结果见表1。
实施例2
胶粘剂原料质量百分含量组成为：
Figure BDA0002771845150000081
其中绢云母粉粒度混合质量比为200目：100目：325目＝1：3：3。
在室温条件下，将纤维素HX-400在1000r/min搅拌的条件下，添加到工艺水、KODEX和二丙二醇丁醚的混合液中,搅拌5min，混合均匀以后，依次添加云母粉、面粉和滑石粉，充分混合均匀以后，将PM400添加到混合液中，搅拌10min，得到无醛胶合板用胶粘剂，胶液粘度48000CP。
将上述无醛胶合板用胶粘剂的胶液按照160g/m2的单面涂胶量，采用四辊辊涂机均匀的滚涂涂敷在桉木单板表面(单板水含量为20wt％)，采用单板纵横交错的铺装方式组坯3层，20℃冷压60min，修补，热压温度130℃，热压因子为1.0min/mm，得性能优异的胶合板。
20℃测试板坯的初粘性，RT条件下测试胶合板的含水率、胶合强度、静曲强度/弯曲弹性模量、浸渍剥离和甲醛释放量，结果见表1。
实施例3
胶粘剂原料质量百分含量组成为：
Figure BDA0002771845150000091
在室温条件下，将纤维素HX-1000在1300r/min搅拌的条件下，添加到工艺水、BIT和二丙二醇丁醚的混合液中,搅拌8min，混合均匀以后，依次添加云母粉、面粉和滑石粉，充分混合均匀以后，将PM700添加到混合液中，搅拌8min，得到无醛胶合板用胶粘剂，胶液粘度28000CP。
将上述无醛胶合板用胶粘剂的胶液按照240g/m2的单面涂胶量，采用四辊辊涂机均匀的滚涂涂敷在桉木单板表面(单板水含量为3wt％)，采用单板纵横交错的铺装方式组坯13层，5℃冷压60min，修补，热压温度110℃，热压因子为2.0min/mm，得性能优异的胶合板。
20℃测试板坯的初粘性，RT条件下测试胶合板的含水率、胶合强度、静曲强度/弯曲弹性模量、浸渍剥离和甲醛释放量，结果见表1。
实施例4
胶粘剂原料质量百分含量组成为：
Figure BDA0002771845150000101
在室温条件下，将纤维素HX-5000在1200r/min搅拌的条件下，添加到工艺水、KATHON和二丙二醇丁醚的混合液中,搅拌10min，混合均匀以后，依次添加云母粉、面粉和滑石粉，充分混合均匀以后，将CW20添加到混合液中，搅拌5min，得到无醛胶合板用胶粘剂，胶液粘度36000CP。
将上述无醛胶合板用胶粘剂的胶液按照180g/m2的单面涂胶量，采用四辊辊涂机均匀的滚涂涂敷在桉木单板表面(单板水含量为10wt％)，采用单板纵横交错的铺装方式组坯7层，25℃冷压90min，修补，热压温度115℃，热压因子为1.8min/mm，得性能优异的胶合板。
20℃测试板坯的初粘性，RT条件下测试胶合板的含水率、胶合强度、静曲强度/弯曲弹性模量、浸渍剥离和甲醛释放量，结果见表1。
实施例5
将实施例1中HX-400替换为羟甲基纤维素(粘度400mPa·s)，其他条件不变，制得API无醛胶胶合板胶液，粘度15250CP。按照实施例3方法制备无醛胶合板，并测试胶合板的性能。详见表1。
实施例6
将实施例3中HX-1000替换为HX-150000，其他条件不变，制得API无醛胶胶合板胶液，粘度137000CP。按照实施例3方法制备无醛胶合板，并测试胶合板的性能。详见表1。
实施例7
将实施例2中二丙二醇丁醚替换为十二碳醇酯，其他条件不变，制得API无醛胶胶合板胶液，粘度41600CP。按照实施例3方法制备无醛胶合板，并测试胶合板的性能。详见表1。
实施例8
将实施例2中二丙二醇丁醚替换为丙二醇甲醚，其他条件不变，制得API无醛胶胶合板胶液，粘度40800CP。按照实施例3方法制备无醛胶合板，并测试胶合板的性能。详见表1。
对比例1
参照实施例1方法，不同之处仅在于不添加纤维素和云母粉，其他条件不变，制得无醛胶胶液，粘度为5000CP。
制得胶合板20℃测试板坯的初粘性，RT条件下测试胶合板的含水率、胶合强度、静曲强度/弯曲弹性模量、浸渍剥离和甲醛释放量，结果见表1。
对比例2
参照实施例1方法，不同之处仅在于不添加纤维素，其他条件不变，制得无醛胶胶液，粘度为4300CP。
制得胶合板20℃测试板坯的初粘性，RT条件下测试胶合板的含水率、胶合强度、静曲强度/弯曲弹性模量、浸渍剥离和甲醛释放量，结果见表1。
对比例3
参照实施例4方法，不同之处仅在于不添加二丙二醇丁醚，其他条件不变，制得API无醛胶胶合板胶液，粘度36500CP。按照实施例4方法制备无醛胶合板，并测试托盘的性能。详见表1。
对比例4
参照实施例1方法，不同之处仅在于原料配比不同，胶粘剂原料质量百分含量组成为：
Figure BDA0002771845150000121
Figure BDA0002771845150000131
其他条件不变，制得无醛胶胶液，粘度为89700CP。
制得胶合板20℃测试板坯的初粘性，RT条件下测试胶合板的含水率、胶合强度、静曲强度/弯曲弹性模量、浸渍剥离和甲醛释放量，结果见表1。
对比例5
豆胶体系，所述原料质量百分含量组成包括：
固化剂 67wt％
豆粉 33wt％
在室温条件下，将豆粉在1200r/min搅拌的条件下，添加到固化剂中，搅拌5-10min，混合均匀后，胶液几乎不流动。将混合均匀的胶液按照220g/m2的单面涂胶量，均匀的涂敷在单板表面，组坯，冷压30min，修补，热压温度125℃，热压因子为1.5min/mm。20℃测试板坯的初粘性，RT条件下测试胶合板的含水率、胶合强度、静曲强度/弯曲弹性模量、浸渍剥离和甲醛释放量，结果见表1。
对比例6
脲胶体系，所述原料质量百分含量组成包括：
酚醛胶 80wt％
面粉 20wt％
在室温条件下，将面粉在1200r/min搅拌的条件下，添加到酚醛胶中，搅拌5-10min，胶液粘度43000Cp，将混合均匀的胶液按照200g/m2的单面涂胶量，均匀的涂敷在单板表面，组坯，冷压30min，修补，热压温度120℃，热压因子为1.3min/mm。20℃测试板坯的初粘性，RT条件下测试胶合板的含水率、胶合强度、静曲强度/弯曲弹性模量、浸渍剥离和甲醛释放量，结果见表1。
表1性能测试数据
Figure BDA0002771845150000141
注：流动性测试结果“X±/+/-”，X表示测试仪器的孔径，“±”表示5s内呈滴状流下；“+”表示5s内连续流下；“-”表示5s内不流动。

Claims (10)

1.一种无醛胶合板用胶粘剂，其特征在于，基于胶粘剂的总质量，原料质量百分含量组成包括：
Figure FDA0002771845140000011
2.根据权利要求书1所述的无醛胶合板用胶粘剂，其特征在于，粘度为5000-100000mPa·s，优选10000-50000mPa·s。
3.根据权利要求书1所述的无醛胶合板用胶粘剂，其特征在于，所述异氰酸酯选自芳香族二异氰酸酯及其衍生物中的一种或多种，优选多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或多种，最优选为粘度130mPa·s-400mPa·s(25℃)，NCO含量30-32wt％的多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或多种；
进一步优选地，所述异氰酸酯选自万华CW20、CW30、PM400和PM700中的一种或多种，更优选CW20。
4.根据权利要求书1所述的无醛胶合板用胶粘剂，其特征在于，所述纤维素为低粘纤维素，粘度<50000mPa·s，优选粘度<5000mPa·s，更优选粘度<800mPa·s；
进一步优选地，所述纤维素选自低粘度的羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟甲基丙基纤维素和羟甲基乙基纤维素等中的一种或多种，优选低粘度的羟甲基丙基纤维素；所述低粘度的羟甲基丙基纤维素，要求其甲氧基含量为16.5-30wt％，优选20-25wt％，羟丙氧基含量为4-32wt％，优选10-20wt％。
5.根据权利要求书1所述的无醛胶合板用胶粘剂，其特征在于，所述云母粉所述云母粉为绢云母，优选径厚比大于80；
优选地，所述云母粉为粒度在100-325目范围中的一种或多种云母粉的混合物，优选200目云母粉与100-325目中的其他粒度云母粉的一种或多种的混合物，更优选200目、100目、325目云母粉的混合物，混合质量比为1：1-3：1-3。
6.根据权利要求书1所述的无醛胶合板用胶粘剂，其特征在于，所述助剂为沸点200-300℃的醇醚类化合物中的一种或多种，更优选为沸点210-250℃的醇醚类化合物中的一种或多种；
进一步优选地，所述助剂为二丙二醇丁醚。
7.根据权利要求书1所述的无醛胶合板用胶粘剂，其特征在于，所述填料选自碳酸钙、硫酸钡、滑石粉和钛白粉等中的一种或多种，优选碳酸钙；所述杀菌剂选自陶氏公司的KORDEX、BIT、MBIT、KATHON和CODEX中的一种或多种，优选KORDEX。
8.一种权利要求1-7任一项所述无醛胶合板用胶粘剂的制备方法，其特征在于，步骤包括：在室温条件下，将水、助剂和任选地杀菌剂混合，再添加纤维素，在1000-1500r/min转速条件下分散5-10min，分散均匀后，然后依次添加云母粉、面粉和填料混合均匀，再加入异氰酸酯混合均匀，得到所述无醛胶合板用胶粘剂。
9.一种制备胶合板的方法，其特征在于，步骤包括：将权利要求1-7任一项所述无醛胶合板用胶粘剂或者由权利要求8所述方法制备的无醛胶合板用胶粘剂的胶液按照160-240g/m2的单面涂胶量，均匀的涂敷在单板表面，再经组坯，冷压，修补，热压，即得所述胶合板。
10.根据权利要求书9所述的方法，其特征在于，所述单板包括杨木单板、松木单板、桉木单板和柞木单板等中的一种或者多种，优选桉木单板；所述单板水含量为3-20wt％，优选6-15wt％；
所述涂胶方式为滚涂；所述涂胶机为四辊辊涂机，优选橡胶螺纹辊；
所述组坯采用单板纵横交错的铺装方式；所述无醛胶合板为多层胶合板，优选3-13层；
所述冷压温度为5-35℃，时间为30-90min；所述热压温度为110-130℃，热压因子为1.0-2.0min/mm。
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