CN106985257A - 一种低甲醛刨花板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低甲醛刨花板及其制备方法，低甲醛刨花板包括表层和芯层，表层使用无醛大豆胶作为黏合剂，无醛大豆胶用量为表层刨花重量的15‑40％，芯层使用脲醛胶作为黏合剂，脲醛胶用量为芯层刨花重量的8‑20％。本发明降低了全脲醛胶刨花板的甲醛释放量，并保证了刨花板的生产效率，所述刨花板的力学性能等各项指标均能达到国家标准要求，且甲醛释放量低，达到F★★★★级别。

Description

一种低甲醛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，特别涉及一种低甲醛刨花板及其制备方法。
背景技术
刨花板是人造板行业重要产品之一，2012年我国刨花板产量为2350万m3，较2008年的1142万m3翻了一番。我国刨花板主要用于家居领域中的家具和橱柜制作等，近几年随着刨花板质量的提升，刨花板在家具，特别是衣橱柜中的应用越来越多。脲醛胶(UF)由于其成本低廉，使用工艺性好，胶接性能好，具有一定的耐水性等优点，使得我国大多数工厂都在使用脲醛胶生产刨花板，但是国内用脲醛胶生产的刨花板多为E1级，甚至是E2级，在室内大量使用会释放超标的甲醛，从而造成室内污染。甲醛释放量超标一直是制约我国刨花板产业健康发展的主要问题之一。而国外的法律法规严格限制了刨花板中的甲醛释放量，日本人造板的最高环保标准F★★★★规定了刨花板中甲醛含量不得超过3.0mg/100g，2011年美国通过了《复合木制品甲醛法案》，其中规定刨花板中甲醛含量不得超过0.09mg/kg。而我国的标准，力学性能指标上往往能与国际接轨，但环保指标却远远达不到国际标准，随着消费环境的改变，提升国标中的环保指标的呼声渐高。
大豆胶主要是以可再生的大豆为原料，由于原料中不含甲醛，使用无醛大豆胶生产的刨花板没有甲醛释放，因此使用无醛大豆胶能够解决长期以来甲醛释放量超标的问题。但是使用大豆胶也存在一些其它问题，由于大豆胶的分子量大，渗透性差，流动性差，固含量低，粘度大，固化温度高，所以在实际生产中大豆胶刨花板的生产周期长，效率低下，能耗高，生产成本高。因此大大限制了大豆胶的应用。
虽然低甲醛释放的刨花板是行业发展趋势，也是消费者喜闻乐见的产品，但目前国内低甲醛释放的刨花板，尤其是F★★★★级别的刨花板在市场上很少见到，主要有两个方面的原因：一是国标中关于甲醛释放的要求不够严格，导致企业没有动力去生产高环保等级的产品；二是相关的技术，尤其是低甲醛胶黏剂技术尚不成熟，即使用脲醛胶生产的刨花板能达到F★★★★级别，性能也不稳定，而且生产量少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低甲醛刨花板，既能解决全脲醛胶刨花板甲醛释放量大的问题，也能解决全大豆胶刨花板生产周期长的问题，即表层施胶使用无醛大豆胶，芯层施胶使用脲醛胶，由于减少了脲醛胶的使用量，而且芯层的脲醛胶被包埋在板材内部，故能大大减少刨花板的甲醛释放量，达到日本F★★★★标准，而且还能保证刨花板的生产效率，刨花板的力学性能等各项指标都能达到国家标准。
本发明还提供了上述低甲醛刨花板的制备方法，与传统刨花板的制备工艺相同，不需要设备改造，生产的刨花板各项性能都能达到国家标准要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种低甲醛刨花板，包括表层和芯层，表层使用无醛大豆胶作为黏合剂，无醛大豆胶用量为表层刨花重量的15-40％，芯层使用脲醛胶作为黏合剂，脲醛胶用量为芯层刨花重量的8-20％。
表层使用无醛大豆胶作为粘合剂的方式，不但没有甲醛的危害，还解决了表层使用异氰酸酯胶时存在的热压粘板问题。
作为优选，按重量份计，表层使用的无醛大豆胶的原料各组分配比如下：低温脱脂大豆粉10-30份，交联剂5-40份，酸碱调节剂0.1-0.5份，水10-80份，增黏剂5-30份。通过使用增黏剂，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。
作为优选，所述的交联剂为硅烷偶联剂、环氧树脂中的一种或几种。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。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。
作为优选，所述酸碱调节剂为氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、盐酸、硫酸、草酸、乙酸中的一种或几种。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pH 4.5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。
作为优选，所述增粘剂为15％浓度的聚乙烯醇溶液、40-50％固含量的硅胶乳液、30％固含量的面粉悬浮液、30-50％固含量的松香乳液、烷基二乙醇酰胺、聚乙二醇双硬脂酸酯中的一种或几种。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、硅胶乳液、面粉悬浮液、松香乳液、烷基二乙醇酰胺、聚乙二醇双硬脂酸酯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，由于聚乙烯醇溶液、松香乳液的增粘效果最好，故而作为优选。
作为优选，刨花材质为松木、杨木、按木、桦木、棉杆、豆杆中的一种或几种。
一种低甲醛刨花板的制备方法，包括如下步骤：
(1)将无醛大豆胶和表层刨花按照配比进行施胶，与此同时将脲醛胶和芯层刨花按照配比进行施胶；
(2)施胶后的刨花经过筛分工序后，铺装成三层结构的刨花板，在压机上经过热压后得到产品。
作为优选，无醛大豆胶和表层刨花具体施胶方式为：将低温脱脂大豆粉作为粉体组分，将交联剂、酸碱调节剂、水、增黏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0.1-2％的融化石蜡或乳化石蜡作为防水剂。
作为优选，热压工艺参数为：热压压力为2-4Mpa，热压时间为5-15s/mm。
本发明的有益效果是：
1、本发明克服了传统脲醛胶刨花板甲醛释放量高的问题，具有甲醛释放量低的优点，可达到日本F★★★★级别。
2、本发明避免了大豆胶刨花板生产周期长、能耗高的缺点，可以缩短热压时间，提高生产效率，降低成本等优点。
3、本发明性能都能达到国家标准要求。
4、本发明的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。
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。
实施例1
无醛大豆胶原料按重量份计配比如下：
低温脱脂大豆粉(市售)：30份
交联剂(硅烷偶联剂KH570)：4.8份
酸碱调节剂(氢氧化钠)：0.2份
增黏剂(15％浓度的聚乙烯醇溶液)：20份
水：45份。
设定刨花板的密度为700kg/m3，施胶前，将低温脱脂大豆粉作为粉体组分，将交联剂、酸碱调节剂、增黏剂、水混合均匀，作为液体组分，将无醛大豆胶与表层刨花按照重量比为28:100，进行施胶，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，同时将液体组分喷淋至混料仓中的刨花表面。将脲醛胶与芯层刨花按照重量比为10:100进行施胶，施胶后表层刨花含水率为为14.3％，芯层刨花含水率为6.5％，初黏性好，预成型性好。
本例中，表层添加刨花重量的0.9％的乳化石蜡作为防水剂，芯层不添加防水剂。热压温度200℃，热压压力3Mpa，热压时间10s/mm。所用刨花为按木材质。
实施例2
无醛大豆胶原料按重量计配比如下：
低温脱脂大豆粉：28份
交联剂(环氧树脂)：5份
酸碱调节剂(草酸)：0.3份
增黏剂(30％固含量的松香乳液)：23.7份
水：43份。
设定刨花板的密度为710kg/m3，施胶前，将低温脱脂大豆粉作为粉体组分，将交联剂、酸碱调节剂、增粘剂、水混合均匀，作为液体组分，将无醛大豆胶与表层刨花按照重量比为30:100，进行施胶，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，同时将液体组分喷淋至混料仓中的刨花表面。将脲胶与芯层刨花按照重量比为15:100进行施教，施胶后表层刨花含水率为为13.8％，芯层刨花含水率为7.0％，初黏性好，预成型性好。
本例中，表层添加刨花重量的0.7％的乳化石蜡作为防水剂，芯层不添加防水剂。热压温度210℃，热压压力3Mpa，热压时间9s/mm。所用刨花为按木材质。
实施例3
无醛大豆胶原料按重量计配比如下：
低温脱脂大豆粉：25份
交联剂(环氧树脂)：6份
酸碱调节剂(氢氧化钙)：0.5份
增黏剂(40％固含量的松香乳液)：30份
水：38.5份。
设定刨花板的密度为690kg/m3，施胶前，将低温脱脂大豆粉作为粉体组分，将交联剂、酸碱调节剂、增粘剂、水混合均匀，作为液体组分，将无醛大豆胶与表层刨花按照重量比为30:100，进行施胶，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，同时将液体组分喷淋至混料仓中的刨花表面。将脲胶与芯层刨花按照重量比为10:100进行施胶，施胶后表层刨花含水率为为12.5％，芯层刨花含水率为7.5％，初黏性好，预成型性好。
本例中，表层添加刨花重量的1.0％的乳化石蜡作为防水剂，芯层不添加防水剂。热压温度210℃，热压压力4Mpa，热压时间8s/mm。所用刨花为按木材质。
对比实例1
本例刨花板表层和芯层都用脲醛胶施胶，将脲醛胶和表层刨花按照重量比为18:100进行施胶，施胶后表层刨花含水率为12.7％，将脲醛胶和芯层刨花按重量比为12:100进行施胶，施胶后芯层刨花含水率为6.8％，初黏性好，预成型性好。
本例中设定刨花板密度为700kg/m3，热压温度180℃，热压压力3Mpa，热压时间7s/mm。所用刨花为按木材质。
对比实例2
本例刨花板表层和芯层都用无醛大豆胶施胶，以重量计
表层无醛大豆胶原料配比如下：
低温脱脂大豆粉：30份
交联剂(硅烷偶联剂KH570)：4.8份
酸碱调节剂(氢氧化钙)：0.2份
增黏剂(15％浓度的聚乙烯醇溶液)：20份
水：45份。
芯层无醛大豆胶原料配比如下：
低温脱脂大豆粉：30份
交联剂(硅烷偶联剂KH570)：3份
酸碱调节剂(碳酸钠):0.3份
增黏剂(15％浓度的聚乙烯醇溶液)：25份
水：22份。
施胶前，将低温脱脂大豆粉作为粉体组分，将交联剂、酸碱调节剂、增黏剂、水混合均匀，作为液体组分，将表层无醛大豆胶与表层刨花按照重量比为28:100，进行施胶，将芯层无醛大豆胶与芯层刨花按照重量比为20:100进行施胶，施胶后表层刨花含水率为为14.3％，芯层刨花含水率为8.3％，初粘黏性好，预成型性好。
本例中表层和芯层均添加刨花重量的0.7％的乳化石蜡作为防水剂，设定刨花板的密度为700kg/m3，热压温度210℃，热压压力4Mpa，热压时间18s/mm。
根据GB/T 17657-1999中的要求，将上述刨花板锯制成样品，并测其弹性模量，静曲强度，内结合强度，2h吸水膨胀率，甲醛释放量，并与国家标准作对比，具体结果如下表：
刨花板的性能对比
从上表数据中可以看出，全脲醛胶刨花板虽然力学性能很好，但是甲醛释放量高，对人体及环境伤害很大；而全大豆胶刨花板虽然解决了甲醛释放量大的问题，但是其生产时间长，效率低，能耗高；而本发明的刨花板，综合了前两者的优点，生产时间短，效率高，不仅力学性能很好，而且甲醛释放量低，能达到F★★★★级。
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)

1.一种低甲醛刨花板，包括表层和芯层，其特征在于，表层使用无醛大豆胶作为黏合剂，无醛大豆胶用量为表层刨花重量的15-40％，芯层使用脲醛胶作为黏合剂，脲醛胶用量为芯层刨花重量的8-20％。
2.根据权利要求1所述的一种低甲醛刨花板，其特征在于，按重量份计，表层使用的无醛大豆胶的原料各组分配比如下：低温脱脂大豆粉10-30份，交联剂5-40份，酸碱调节剂0.1-0.5份，水10-80份，增黏剂5-30份。
3.根据权利要求1或2所述的一种低甲醛刨花板，其特征在于，所述的交联剂为硅烷偶联剂、环氧树脂中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的一种低甲醛刨花板，其特征在于，所述酸碱调节剂为氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、盐酸、硫酸、草酸、乙酸中的一种或几种。
5.根据权利要求1或2所述的一种低甲醛刨花板，其特征在于，所述增粘剂为15％浓度的聚乙烯醇溶液、40-50％固含量的硅胶乳液、30％固含量的面粉悬浮液、30-50％固含量的松香乳液、烷基二乙醇酰胺、聚乙二醇双硬脂酸酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1或2所述的一种低甲醛刨花板，其特征在于，刨花材质为松木、杨木、按木、桦木、棉杆、豆杆中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的一种低甲醛刨花板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将无醛大豆胶和表层刨花按照配比进行施胶，与此同时将脲醛胶和芯层刨花按照配比进行施胶；
(2)施胶后的刨花经过筛分工序后，铺装成三层结构的刨花板，在压机上经过热压后得到产品。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，无醛大豆胶和表层刨花具体施胶方式为：将低温脱脂大豆粉作为粉体组分，将交联剂、酸碱调节剂、水、增黏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，同时将液体组分喷淋至混料仓中的刨花表面。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，表层中添加占表层刨花重量0.1-2％的融化石蜡或乳化石蜡作为防水剂。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，热压工艺参数为：热压压力为2-4Mpa，热压时间为5-15s/mm。
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